高导热石墨薄膜真空环境下导热性能测试验证

石墨薄膜具有极佳的导热性,可满足航天器内部高功耗电子设备的散热需求,但由于其易掉渣掉粉及稳定性差而不能直接应用于航天器热控系统。鉴于此,文章提出对石墨薄膜进行封装处理,并对制备出的封装石墨薄膜进行了性能测试,结果表明:石墨薄膜经过封装后解决了掉渣掉粉问题。随后将封装石墨薄膜应用于卫星单机设备,在轨和仿真数据表明:某型号的姿轨控扩展单元单机的最高温度较不使用封装石墨薄膜时下降了7℃,另一型号的应答机单机最高温度下降了8.5℃,达到控温目的。封装后的石墨薄膜适用于航天器设备且具有良好的散热性能。

航天器柔性热控薄膜研究现状

柔性热控薄膜材料广泛应用于各种航天器平台,其性能对维持航天器正常工作环境至关重要。本文针对空间热控技术发展要求,综述了国内外柔性热控薄膜材料的技术指标以及应用现状。介绍了国内外各种航天器上普遍应用的一次表面镜、二次表面镜、腐蚀防护膜和热控带等柔性热控材料的工作原理及应用范围,并对国内外典型柔性热控产品性能进行了对比。并介绍了相变热控材料、CCAG热控薄膜等新型智能柔性热控材料的研究情况。

直流磁控溅射技术在柔性基底上制备光电屏蔽薄膜的研究

目的研究离子束清洗活化和直流磁控溅射工艺参数对聚酰亚胺-铝薄膜光电性能的影响,确定最佳的制备工艺参数。方法单一改变离子束活化工艺参数(离子源功率、气体流量和走带速率)和磁控溅射控制参数(真空度、离子能量、离子束流、温度、气体流量、走带速率及走带张力),研究薄膜吸收率、附着力和薄膜外观变化规律。借助扫描电镜、光学仪器和电磁信号测试设备,对最佳工艺条件下制备的薄膜的形貌、透过率、电磁信号衰减频率进行了测试。结果在离子源功率为1260 W、气体流量为120 mL/min、走带速率为0.3 m/min,镀膜辊温度为10℃,溅射功率为10000 W的条件下,制备的聚酰亚胺-铝光电屏蔽膜太阳吸收率最小为0.09,膜层附着力强,没有异常放电现象,表面光滑。铝在微观状态下呈现微小颗粒状态,表面致密。在0.4~14μm波段范围内,薄膜透射率<3.5%;在3~15 GHz频率范围内,薄膜电磁信号衰减率>30 dB。结论通过直流磁控溅射技术制备的聚酰亚胺-铝光电屏蔽膜具有优异的光学性能和电磁屏蔽性能,在热控薄膜、屏蔽膜等领域具有广泛的应用前景。

黑色防静电热控薄膜环境适应性研究

通过无机-有机杂化工艺,成功地制备出黑色防静电热控薄膜。为了满足航天器的应用需求,开展了黑色防静电热控薄膜的热循环、湿热老化、真空-紫外辐照、真空-质子辐照以及真空-电子辐照等环境适应性试验。试验结果表明研制的黑色防静电热控薄膜能够承受上述各种环境试验的考验,具有良好的环境稳定性,可以满足航天器的需要。

空间辐射与原子氧环境对导电型热控薄膜性能影响

对研制的导电型柔性(Kapton基)热控薄膜光、电、热性能及在空间环境辐照与原子氧环境作用下的稳定性作了探讨。研究表明,低面电阻值TO膜的稳定性明显优于高面电阻值TO膜,Ge/Kapton膜的面电阻与高面电阻值TO膜相当(107～109Ω/□),但稳定性明显优于高面电阻值TO膜,环境作用对导电型热控薄膜的太阳吸收率αs、热发射率ε的影响不大。

原子氧对航天器热控材料影响试验研究

原子氧对航天器热控材料的影响是航天器热控设计必须考虑的因素之一。文章对航天器舱外常用热控涂层和外用复合膜两类材料进行了地面原子氧及原子氧+远紫外辐照试验,试验获取了不同原子氧积分通量下涂层和复合膜的影响数据,并对热控材料实施部位性能退化的关系进行了分析,研究结果将为航天器热控设计与分析提供数据支持。

高分辨率高空相机光机系统的热设计

在极端低温情况下，为保证高空相机镜头光学系统温度满足设计要求，结合被动热控和主动热控进行相机光机系统的热设计．以聚酰亚胺为隔热材料进行被动热控，增大相机内部与外界的热阻，减弱外界低温环境对镜头温度的影响．采用电加热膜加热对相机镜头进行主动热控，在WorkBench有限元软件中建立镜头和窗口组件的传热模型，分析载荷构成，加载加热功率载荷、热对流载荷和热辐射载荷，进行稳态热分析．结果表明，在六个加热区，当加热功率分别为12、17、22、17、10、13W时，相机光学系统的温度控制在18℃～22℃范围内，满足热控设计要求．

SiO_2热控涂层的制备

用离子束溅射工艺在石英、LY12和卫星蒙皮材料上制备了不同厚度和发射率的SiO2薄膜,研究了厚度对薄膜光学、热学性能的影响规律。用直流磁控溅射工艺制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,研究了厚度对薄膜光学、电学性能的影响规律。利用前两部分研究成果在LY12和卫星蒙皮材料上制备成功了发射率可达0.45、光谱反射率大于0.7、同时电性能满足空间抗静电要求的复合热控薄膜。

电致变色薄膜器件在空间中的应用前景

电致变色薄膜器件的光学性质可以随外加电场而发生可逆的变化,利用这种性质,电致变色薄膜器件可以广泛应用于建筑、汽车、航天等领域,在节能、热控等方面发挥作用。本文针对电致变色薄膜器件在空间飞行器上的应用方向,综述了电致变色薄膜器件的研究现状,分析了该器件在空间飞行器主动热控以及空间太阳帆姿态控制等方面的应用前景。

质子和电子辐照下防静电热控涂层的性能退化

热控涂层表面镀氧化铟锡(indium tin-oxide,ITO)膜是抑制航天器表面充放电的有效措施,但空间辐射环境总剂量效应可能会使镀ITO膜防静电热控涂层的导电性能发生退化,从而引发充放电效应。为此,以2种典型防静电热控涂层(ITO/Kapton/Al、ITO/OSR/Ag)为研究对象,研究了地球同步轨道(GEO)低能质子和电子辐射环境对防静电热控涂层表面电阻率的影响。试验参数采用剂量-深度分布模拟方法确定,试验数据采用表面电阻率原位测量方法获得。试验结果表明,质子和电子辐照下2种防静电热控涂层的表面电阻率均呈指数衰减趋势,且电子辐照下材料性能变化趋势更为明显。扫描电镜(SEM)分析表明,ITO/OSR/Ag辐照后表面损伤较小,而ITO/Kapton/Al辐照后表面出现细小的裂纹。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,质子、电子辐照后涂层表面氧空位型缺陷以及Sn4+离子增多可能是导致防静电热控涂层表面导电性能增强的原因。该研究工作验证了空间带电粒子辐射环境对镀ITO膜防静电热控涂层的导电性能没有严重影响,为地球同步轨道长寿命型号大量使用镀ITO膜防静电热控涂层提供支持。

反应磁控溅射沉积Ti_xAl_yN_z热控薄膜研究

采用反应磁控溅射技术,以Ti和Al为溅射靶材料,Ar和N2为溅射气体,在Al基底上沉积TixAlyNz热控薄膜。优化制备薄膜的最佳实验条件。对薄膜进行XRD、XPS分析及热光学测试,研究了TixAlyNz薄膜的结构特点及热光学特性。结果表明,采用独立Ti、Al靶的磁控反应溅射制备的TixAlyNz热控薄膜,通过控制薄膜厚度与组成,在忽略飞行器内部热作用的条件下其平衡温度为34℃。

多层隔热反射屏基底材料试验筛选

介绍了对一些卫星多层隔热材料的反射屏基底材料进行的寿命试验,这些试验包括电子辐照试验、原子氧作用试验及紫外线辐照试验等。通过试验研究和比对筛选,为长寿命卫星多层隔热材料的反射屏基底材料的确定提供参考依据。

碳膜材料的热学性能及研究进展

基于碳材料独特的结构,概述了其优异的热学性能以及作为散热材料在电子器件散热领域中的应用。着重介绍了石墨烯膜、碳纳米管膜和石墨膜材料的研究进展,同时阐述了影响碳膜材料热导率的关键结构及其控制方法,最后提出了发展高导热碳基复合材料的研究策略以及面临的挑战。

基于VO_2的温控可调谐极化无关超材料吸波体设计

基于二氧化钒（VO2）薄膜的绝缘-金属相变特性,提出了一种温控可调谐的极化无关超材料吸波体,研究了单环、双环和三环结构超材料吸波体对电磁波的吸收特性和温控可调谐特性。当电磁波垂直入射时,单环、双环和三环结构超材料吸波体在2-20 GHz范围内分别出现了1个、2个和3个吸收峰,随着结构单元环数增加,吸收峰逐步增加;由于超材料吸波体是二维全向对称的,故其吸收特性是电磁波极化无关的;当温度从40℃至80℃变化时,吸收特性发生明显的变化,实现了极化无关超材料吸波体的可调谐效果。

热控参数可调Al基复合热控薄膜设计

基于宽频域范围光学常数反演和光学薄膜原理,通过MATLAB编程技术,实现了Al基CCAl复合热控薄膜的设计。三种典型热控参数的设计结果表明,该膜系热控参数具有较大范围内可调的特点。三种典型CCAl复合热控薄膜的吸收/发射率比介于0.16~7.14,涵盖了绝大多数应用场合,同时,其较好的防护性能和可直接沉积的特性为其广泛的应用提供了支撑。

太阳能光伏/光热综合利用的温控系统设计

基于薄膜光学和传热学原理,利用特定光学薄膜滤除紫外线,以及热循环系统降低太阳能电池工作温度,设计了光伏/光热综合利用的温度控制系统.在阐述温控系统工作原理及其设计思路的基础上,提出系统指标体系,分析环境温度以及光谱透过率对传热效率的影响,并提出合理的改进方法.应用TFCalc薄膜设计软件设计特定的光学薄膜,仿真结果表明,所设计的薄膜能反射一定带宽的紫外光谱.该温控系统对于当前广泛使用的太阳能光伏发电系统具有良好的实用价值.

卫星柔性热控材料性能及其稳定性研究

阐述热控材料的性能以及它在空间模拟环境下的稳定性。测试表明所镀制的产品其光、热、电性能很好 ,且在模拟空间环境下 ,如电子辐照、紫外辐照、原子氧作用以及湿热环境下其稳定性能优良。AFM分析表明 ,镀膜方法和工艺对制备高质量TO膜和高反射Al膜十分重要。

柔性热控材料性能的实验方法研究

简略回顾了导电膜和热控材料的制备工艺研究、批量生产技术与设备建立的情况。着重讨论了导电型Kapton基热控材料的性能及其在空间环境中性能稳定性实验方法、实验结果 ,并与进口同类材料的稳定性作了比较。通过一系列性能稳定性评估研究 ,充分说明国产热控材料不仅在总体性能上可以与进口同类材料相媲美 ,而且在紫外辐照、电子辐照、湿热、原子氧等环境中稳定性优于同类进口材料。对这一结果所进行的AFM分析表明制备方法与工艺对热控材料的性能是至关重要的。

光学遥感器薄膜加热片阻值计算及应用

论述了航天用薄膜加热器的工作原理,推导和总结了同一加热区内三种不同串、并联关系的薄膜加热片单位面积阻值的通用计算公式。最后通过实例验证了该公式的正确性。对于具有复杂加热区的空间光学遥感器,依据该公式可以方便快捷地设计出各种串、并联关系的薄膜加热器。

激光源原子氧对Kapton薄膜和Kapton/Al薄膜二次表面镜性能的影响

在模拟空间环境原子氧暴露条件下,采用激光源原子氧对热控涂层材料Kapton薄膜、Kapton/Al薄膜二次表面镜进行了不同剂量的暴露试验。研究了这两种材料的质量损失、表面形貌随原子氧暴露剂量的变化关系,以及Kapton薄膜的光谱透过率、Kapton/Al薄膜二次表面镜的光谱反射率和太阳吸收比Δαs随原子氧暴露剂量的演化规律。结果表明:两种材料的质量损失随原子氧暴露剂量的增加呈线性增大;原子氧暴露后,试样表面呈"地毯"状形貌,且随暴露剂量的增加粗糙度变大;Kapton薄膜的光谱透过率、Kapton/Al薄膜二次表面镜的光谱反射率随原子氧暴露剂量的增加而降低,Kapton/Al薄膜二次表面镜的太阳吸收比Δαs随暴露剂量的增加而增大。最后对Kapton薄膜的存在寿命和Kapton/Al薄膜二次表面镜绝热平面的平衡温度进行了预测。