卫星用高能激光防护技术发展现状

高能激光技术不断发展,逐渐成为卫星在轨安全的威胁。介绍了高能连续激光和脉冲激光武器对卫星损伤机制的研究进展。针对卫星太阳电池阵、相机、星敏感器等光学系统以及热控多层、复合材料推进剂储箱等非光学关键结构防护特点,总结分析了线性光学防护薄膜、非线性光学防护薄膜、相变材料、机械快门、高损伤阈值薄膜和防护罩等各种高能激光防护技术的主要原理、发展现状和技术特点。

氩气和氪气磁控溅射对Zr-Co-RE薄膜微观结构和吸氢性能的影响

为了获得吸气性能较好的Zr-Co-RE(RE为La和Ce稀土元素)吸气剂薄膜,采用直流磁控溅射方法,分别在氩气和氪气气氛中,通过改变沉积气压研究制备了不同结构的Zr-Co-RE薄膜。运用场发射扫描电镜、X射线衍射仪分析了不同溅射气压下溅射气氛对薄膜结构的影响;采用动态定压法分别测试了在氩气和在氪气中沉积的薄膜的吸氢性能,分析了溅射气氛和薄膜结构对吸氢性能的影响。结果表明,在同等气压下,用氩气溅射沉积的薄膜较致密,用氪气溅射沉积的薄膜表面分布有较多的团簇结构和裂纹结构,薄膜呈明显的柱状结构,且柱状组织间分布着大量的界面和间隙,为气体扩散提供了更多的路径;随着氩气和氪气气压增大,薄膜含有更多的裂纹和间隙结构,连续性柱状结构生长更明显,裂纹更深更宽,比表面积更大,有利于提高薄膜的吸氢性能。

空间柔性阵列天线薄膜阵面制造技术研究

简要阐述了空间柔性天线的进展,分析了空间柔性天线薄膜阵面制造关键技术。研究了薄膜阵面电磁波传输金属薄膜制备技术、薄膜阵面图形化制造技术、薄膜阵面拼接用材料评价、薄膜阵面的裁切技术等。采用磁控溅射技术,通过溅射功率、走带张力、走带速度的调节,在有机柔性薄膜基材上镀制了不同厚度的金属铜膜,实现了有机柔性薄膜基材的表面金属化;利用飞秒激光刻蚀精度高,不损伤柔性薄膜基材的特点,获得了图形化的金属薄膜阵面单元;对3M92号胶带与改性聚酰亚胺胶接材料的拼接强度与耐高低温性能进行了试验对比,发现改性聚酰亚胺胶接材料的强度与耐高低温性能更好,更适合薄膜阵面的拼接;对比了用纳秒激光和飞秒激光裁切的薄膜微观形貌,结果表明,用飞秒激光裁切的切面光滑,无烧蚀与毛刺,适合于高精度薄膜阵面的制造。研究为空间柔性阵列薄膜天线的制造提供了大量的基础数据。

退火温度对Ta_(2)O_(5)薄膜光学和表面特性的影响

针对退火温度影响Ta_(2)O_(5)薄膜的光学和表面特性的问题,采用电子束蒸发技术在石英基底上制备了该薄膜,并将薄膜样品分别在200℃、400℃和600℃下进行退火。利用光谱仪测试了薄膜的透射率并反演计算得到薄膜的折射率和消光系数的变化规律,采用X射线衍射仪和原子力显微镜表征了薄膜的表面性能。研究表明,薄膜透射率曲线的峰值随退火温度升高而显著提升。随着退火温度升高,薄膜的折射率和消光系数均逐渐变大,表面粗糙度呈现下降的趋势,表面变得致密。退火前后薄膜均为非晶态。该研究为进一步提高Ta_(2)O_(5)薄膜的性能提供了试验数据。

空间飞行器用薄膜温度/应变传感技术研究

随着功能薄膜制备方法及微细加工技术的日益成熟,基于各类薄膜敏感元件的薄膜传感技术蓬勃发展。薄膜传感器件尺寸小、集成度高、灵敏度高,在深空探测、空间飞行器结构健康监测、载人航天等领域展现出广阔的应用前景。针对空间飞行器的各类传感需求,对低温/高温温度传感、热流传感、高温应变传感、柔性大应变传感、柔性智能蒙皮等应用中薄膜传感材料和器件的关键技术及国内外研究现状进行了综述,并对薄膜传感技术的未来发展进行了展望。

电极间距对防原子氧聚硅氧烷薄膜性能的影响

与传统制备防护薄膜的方法相比,等离子体聚合法是一种更高效、干燥和简易的制备方法,可以在各种基底上制备数百纳米厚的致密薄膜涂层。采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法在大面积柔性聚酰亚胺Kapton基底上制备了聚硅氧烷防原子氧薄膜。用SEM、AFM、FTIR和XPS等表征分析了电极间距对聚硅氧烷薄膜性能的影响。结果表明,减小电极间距加速了单体的解离和碳基成分的氧化。随着电极距离的减小,薄膜的沉积速度增大,薄膜从有机无机聚硅氧烷薄膜(SiO_(x)C_(y)H_(z))向无机薄膜(SiO_(2))转化。薄膜中高解离能Si-O键的增多,降低了原子氧的侵蚀率。研究结果为用PECVD方法制备其他有机硅功能薄膜奠定了技术基础。

石墨烯导热纸研究进展

由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上的原因而很难在宏观尺度上获得实际应用。得益于化学方法制备高质量石墨烯粉体的快速发展,将石墨烯粉体制备成柔性的高导热石墨烯纸是近几年的热点研究方向之一。虽然石墨烯纸的面内热导率已经能够达到1000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,但与单层石墨烯的热导率仍存在较大的差距,且纵向热导率低。近几年,科研人员从大尺寸石墨烯粉体的采用、石墨烯纸微观结构的优化、还原处理方法的改进、石墨烯与其他物质混合等方面进行了研究,在提高石墨烯纸的热导率上取得了比较显著的效果。本文综述了有关石墨烯纸的研究进展,介绍了石墨烯纸的制备方法,并分析影响石墨烯纸热导率的因素,讨论增强石墨烯纸热导率的方法,总结了提高石墨烯纸热导率的研究思路和发展趋势,最后展望了石墨烯纸在热管理领域的应用。

面向火星探测的环氧形状记忆聚合物复合材料的性能研究

国家火星探测任务是建设航天强国进程中的重大标志性工程,是中国航天走向更远深空的里程碑工程.智能材料这种集材料、结构和功能于一体的先进材料将会对火星探测任务有所助力.形状记忆聚合物及其复合材料作为一种典型的智能材料,可在有效减轻载荷的同时实现自主变形,已经在地球同步轨道航天器的应用中崭露头角.因此有必要研究这种新型环氧基形状记忆聚合物复合材料应用于火星探测工程的可能性.首先,针对“天问一号”火星探测器的任务需求,设计了一个具有自释放功能的着陆平台国旗装置.其中的锁紧释放装置由碳纤维增强的形状记忆聚合物复合材料制成,分别从静态拉伸力学性能、动态热机械性能和形状记忆性能三个角度评估了空间辐照和长期存储对形状记忆聚合物复合材料的影响.其中,空间辐照包括γ射线和紫外射线,辐照剂量分别为5×10^(5)rad和23.6 kCal.长期存储分为低温-196℃、室温25℃和高温85℃存储30天,和低温-196℃存储457天两组实验.最后,从“祝融号”火星车所携带相机拍摄的照片可以看到五星红旗被成功释放,旗面平整、图案清晰.这说明所研究的环氧基形状记忆聚合物复合材料可成功应用于火星探测任务,未来有望以多种结构形式助力我国的火星采样返回乃至其它深空探测任务.

磁控溅射WO_3电致变色薄膜的太阳吸收率

采用直流磁控反应溅射工艺制备了WO_3薄膜。WO_3薄膜在原始状态和注入Li离子后的平均透射率分别为83%和6%,变化接近77%,表明该WO_3薄膜具有很好的电致变色性能。根据薄膜的透射率和反射率计算了WO_3薄膜的太阳吸收率:WO_3薄膜在着色态和褪色态的太阳吸收率分别为0.780和0.123。

真空退火对VO_x薄膜相结构及表面形貌的影响

以V2O5粉末为原料,采用无机溶胶-凝胶法制备了V2O5凝胶膜,经过真空退火处理得到了以VO2为主的薄膜。利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对不同实验条件下得到的薄膜的物相和表面形貌进行分析,得出了VOx薄膜相结构及表面形貌与真空退火条件之间的关系。

直流磁控溅射沉积WO_3薄膜电致变色性能研究

以金属钨为靶材,采用直流反应磁控溅射方法,在玻璃上制备电致变色WO3薄膜。利用X射线衍射(XRD)方法对薄膜的结构进行了分析,得出了WO3薄膜的沉积工艺。制备了WO3)ITO)Glass电致变色器件,并对其性能进行了研究。结果表明:在Li+注入前后,薄膜的透射率平均变化约50%,具有较好的可逆变色特性;Li+注入后,WO3薄膜中的一部分W6+转变为W5+,转化比例约为25%。

DC磁控溅射沉积WO_3电致变色薄膜

采用直流磁控反应溅射工艺制备了WO_3薄膜,在初始状态和注入Li离子后的平均透射率分别为83%和6%,变化接近77%,表明该WO_3薄膜样品具有很好的电致变色性能。根据薄膜的透射率和反射率分别计算了WO_3薄膜的光学带隙:非晶WO_3薄膜的带隙为3.31eV,多晶WO_3薄膜的带隙为3.22eV。

TaO_x离子导电薄膜的制备与性能

采用直流反应磁控溅射方法制备Ta2O5薄膜,并研究了其制备工艺;在Arnoldussen法的基础上,采用了一种新的方法对Ta2O5薄膜离子导电性能进行了测试。结果表明,制备的Ta2O5薄膜具有良好的离子导电性能。

电致变色器件中WO_3薄膜高温环境性能退化机理

目的研究ITO/WO_3/LiTaO_3/NiO_x/Al反射式无机全固态薄膜中WO_3薄膜在高温环境中的性能退化机理。方法采用直流反应磁控溅射法制备电致变色器件和WO_3单层薄膜,并进行高温加热试验。对电致变色整体器件进行反射率变化量的测试,对WO_3薄膜进行微观结构分析和电化学循环特性分析。结果电致变色器件经不同温度加热后,350℃以下,反射率变化量下降不明显,350℃以上反射率变化量明显降低,WO_3薄膜发生了非晶结构向晶体结构的转变。WO_3薄膜的电化学循环特性为:随着加热温度的升高,电致变色响应时间增大,350℃以上,响应时间急剧增大,电致变色性能降低明显,但电致变色循环稳定性更好。结论 WO_3薄膜疏松多孔的非晶结构能提供更多的离子(电子)注入和传输通道,电致变色性能更好,但疏松多孔结构循环稳定性较差。致密的晶体结构因通道闭合,离子(电子)不易注入和传输,电致变色性能较差,但致密结构循环稳定性较好。

VO_2薄膜制备工艺及电阻开关特性研究

用溶胶 -凝胶法在非晶玻璃上制备 VO2 薄膜 ,经过熔融、涂膜、烘干和热处理等工艺最后得到电阻相变 2～ 3个量级的 VO2 薄膜。对烘干温度、熔融温度、膜厚和热处理温度对薄膜电阻开关特性的影响进行了研究。通过 XRD ( X-ray diffraction)和 XPS ( X- ray photoelectron spectroscopy)对薄膜的结构和价态进行分析 ,表明用溶胶 -凝胶法制备 VO2 膜工艺简单 ,重复性好。

工艺参数对硫化锌薄膜光学性能和结晶特性的影响

目的研究离子源偏压和沉积温度的变化对硫化锌薄膜光学性能和结晶性能的影响规律。方法采用电子束蒸发技术,在K9玻璃基片上制备了硫化锌薄膜。采用分光光度计测试了薄膜的光学性能,利用光谱反演法得出薄膜的折射率和消光系数随波长的变化规律。采用X射线衍射法测试薄膜的结晶状态。结果随着离子源偏压的增加,薄膜折射率逐渐减小,但变化幅度不大,当离子源偏压为160 V时,1000 nm波长处的薄膜折射率达到最小值2.210。开启加热之后,薄膜折射率显著提高,且随着沉积温度的升高,薄膜折射率逐渐增大,沉积温度为210℃时,1000 nm波长处薄膜折射率达到最大值2.312。两种工艺参数下制备的薄膜,其消光系数均很小。单纯的离子源辅助沉积时,薄膜生长择优取向是(220)晶向,而基底加热状态下沉积的薄膜生长择优取向是(111)晶向。随着离子源偏压增加,薄膜(220)峰的衍射强度降低。沉积温度越高,薄膜(111)峰的衍射强度越大。结论硫化锌薄膜的光学特性对沉积温度的变化更为敏感,离子源偏压和沉积温度的改变均能显著影响硫化锌薄膜的结晶状态。

二氧化钒薄膜的结构、制备与应用

综述了VO2 薄膜的结构特点、相变、制备工艺特性 ,以及薄膜研究、应用和开发现状 ,认为VO2

二氧化钒粉末制备工艺研究的现状和发展趋势

二氧化钒是一种热致变色材料,能够在70℃附近发生可逆半导体—金属相变,基于此特性,二氧化钒有广泛的用途。文章综述了国内外各种二氧化钒粉末制备工艺的主要技术,并在此基础上,指出了二氧化钒粉末制备工艺研究的发展趋势。

二氧化钒薄膜微结构和光学相变特性

二氧化钒薄膜是最有前途应用到非制冷红外微测热辐射计的材料，它的特性与制备方法、化学计量比、结构和取向等有直接关系，仔细控制工艺参数是制备应用的VO2薄膜关键。研究中采用脉冲磁控反应溅射方法，通过精确地控制功率、氧分压、基底温度等关键工艺参数，在石英玻璃和硅片上制备VO2薄膜。利用X射线衍射和x射线光电子谱，分析了薄膜的成分、相结构、结晶和价态情况，用原子力显微镜表征了薄膜的微观结构，在光谱仪对VO2薄膜的高低温光学特性原位测量。结果表明，得到的VO2薄膜纯度高、相结构单一、结晶度、多晶生长。在波数2000cm^-1高低温透射变化达到51％。

真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性研究

目的获得真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性,为制备石墨烯纸柔性功能材料提供有效的还原方法。方法通过不同温度真空退火对氧化石墨烯纸进行还原。利用X射线光电子能谱仪分析还原氧化石墨烯纸中的含氧基团及其含量,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜表征还原氧化石墨烯纸的晶体质量,利用高阻计和四探针测试还原氧化石墨烯纸的电阻率。研究了真空退火还原氧化石墨烯纸中含氧基团、晶体质量和电阻率随退火温度的演化规律。结果200℃真空退火可有效去除氧化石墨烯纸中的主要含氧基团——环氧基,使氧化石墨烯纸的电阻率大幅下降;600℃以下真空退火主要以含氧基团相互作用形成羰基,并形成原子空位缺陷;600~1000℃真空退火主要去除缺陷边缘的羰基和羧基,侵蚀原子空位形成较大的孔洞,使晶体质量变差;1200℃真空退火能够使石墨烯重结晶,同时修复缺陷,促进sp^(2)结构的恢复,但仍残留少量含氧基团不易去除,晶体质量和电阻率与石墨比较也存在一定的差距。结论真空退火是一种还原氧化石墨烯纸的有效方法,退火温度在1000℃以上具有良好的还原特性。为了获得深度还原的氧化石墨烯纸,需要进一步提高真空退火温度或发展较低温度下氧化石墨烯纸的增强还原方法。