吸輻比可調的復合薄膜及其航天器制造技術

本發明專利技術提供了航天器熱控薄膜技術領域一種吸輻比可調的復合薄膜及其航天器，包括金屬反射層和發射層，金屬反射層表面上設置過渡層和保護層。過渡層設置在金屬反射層一側表面上，保護層設置在金屬反射層另一側表面上，發射層設置在保護層的一側表面上。金屬反射層與發射層的厚度均可調整。本發明專利技術目的在改變單一金屬膜的功能性局限，通過采用原位沉積方式并通過調整復合膜，尤其是金屬反射層和發射層的厚度來調控其太陽吸收比和半球發射率，從而滿足航天器結構、天線組件更高、更多元的熱控需求，推動航天器輕量化，節約航天器研制成本。節約航天器研制成本。節約航天器研制成本。

【技術實現步驟摘要】
吸輻比可調的復合薄膜及其航天器


[0001]本專利技術涉及航天器熱控薄膜
，具體地，涉及一種吸輻比可調的復合薄膜及其航天器。

技術介紹

[0002]隨著衛星技術的迅速發展和應用要求的提高，對航天器結構、天線組件等在精度、穩定性和重量控制等方面提出了更高的要求，具有高比強度和比模量，可用來制造強而輕、剛而薄的構件，同時具有導電性、導熱性、耐腐蝕性、耐磨性、抗氧化性、熱膨脹系數低以及屏蔽電磁波性等特點的碳纖維增強復合材料得到了廣泛的應用。而為了減輕空間環境對衛星上碳纖維增強復合材料的輻照效應，保證航天器長壽命、高可靠，滿足衛星光、電、熱等功能需求，通常在碳纖維增強復合材料表面原位沉積功能膜層，以實現其結構功能一體化。
[0003]目前，一般在碳纖維增強復合材料表面沉積金屬膜，即表面金屬化，不僅使材料不因出氣和劇烈的溫差變化而變形，不因吸濕而在空間環境中產生微裂紋，不因原子氧等輻照而破壞，從而能夠保證復合材料結構強度及使用壽命，提高其導電性。而隨著熱控技術和熱控手段的不斷更新，對結構功能一體化提出了更高、更多元的熱控需求，現有的單一金屬膜已經難以滿足要求。
[0004]基于此，如何進行復合膜設計，滿足長壽命、高可靠、高性能的航天器結構、天線組件的熱控需求，推動航天器輕量化，節約航天器研制成本是亟需解決的技術難題。

技術實現思路

[0005]針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種吸輻比可調的復合薄膜及其航天器。
[0006]根據本專利技術提供的一種吸輻比可調的復合薄膜及其航天器，包括金屬反射層和發射層，所述金屬反射層表面上設置過渡層和保護層；
[0007]所述過渡層設置在所述金屬反射層一側表面上，所述保護層設置在所述金屬反射層另一側表面上，所述發射層設置在所述保護層的一側表面上；
[0008]所述金屬反射層與所述發射層的厚度均可調整。
[0009]一些實施方式中，所述復合薄膜的吸輻比在0.25～8范圍內。
[0010]一些實施方式中，所述金屬反射層采用Al或Ag金屬膜，其厚度根據吸輻比的要求進行調整。
[0011]一些實施方式中，所述發射層采用Al2O3或SiO2氧化物膜，其厚度根據吸輻比的要求進行調整。
[0012]一些實施方式中，所述過渡層采用Cr或Ti金屬膜，且所述過渡層的膜層厚度小于30nm。
[0013]一些實施方式中，所述保護層采用Al2O3氧化物膜或高溫鎳基合金，且所述保護層的膜層厚度不大于200nm。
[0014]一些實施方式中，所述過渡層的一側表面上設置基底材料。
[0015]一些實施方式中，所述金屬反射層在紅外光區反射率大于90％。
[0016]一些實施方式中，所述發射層具有不小于0.8的發射率。
[0017]一種航天器，包括上述的吸輻比可調的復合薄膜。
[0018]與現有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：
[0019]1、本專利技術通過在復合薄膜上設置可調整厚度的金屬反射層和發射層，吸輻比可調，便于根據不同型號的熱控需求進行差異化設計。
[0020]2、本專利技術通過原位沉積的方式使復合薄膜可直接在航天器結構、天線組件表面獲得，可有效降低組件自身重量，推動航天器輕量化，節約航天器研制成本；
[0021]以及與現有的電弧離子鍍方法相比，本專利技術的原位沉積法有效避免了弧斑熔融造成的噴濺液滴對膜層的損傷，提高了膜層外觀質量；以及與現有的電鍍方法相比，本專利技術的原位沉積法沒有化學溶劑，更為環保。
附圖說明
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本專利技術的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：
[0023]圖1為本專利技術中吸輻比可調的復合薄膜的膜系結構示意圖。
[0024]附圖標記：
[0025]基底材料1
????????????????????????????
保護層4
[0026]過渡層2
??????????????????????????????
發射層5
[0027]金屬反射層3
具體實施方式
[0028]下面結合具體實施例對本專利技術進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本專利技術，但不以任何形式限制本專利技術。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本專利技術的保護范圍。
[0029]如圖1所示，本專利技術的吸輻比可調的復合薄膜通過原位沉積的方式直接在航天器結構、天線組件表面獲得，包括金屬反射層3和發射層5，金屬反射層3表面上設置過渡層2和保護層4。過渡層2設置在金屬反射層3一側表面上，保護層4設置在金屬反射層3另一側表面上，發射層5設置在保護層4的一側表面上。金屬反射層3與發射層5的厚度均可調整。
[0030]復合薄膜的吸輻比在0.25～8范圍內。金屬反射層3采用Al或Ag金屬膜。Al金屬膜從紫外光區到紅外光區都具有很高的反射率，Ag金屬膜在可見光區和紅外光區也都具有很高的反射率，Al或者Ag金屬膜主要影響復合薄膜的太陽吸收比，其厚度可以根據吸輻比的要求進行調整。發射層5采用Al2O3或SiO2氧化物膜，其主要影響復合膜的半球發射率，其厚度根據復合薄膜的吸輻比要求進行調整。過渡層2采用Cr或Ti金屬膜，且過渡層2的膜層厚度小于30nm。過渡層通過磁控濺射的方法制備獲得，比如在采用碳纖維增強復合材料的基底材料1上沉積Cr獲得。過渡層2的一側表面上設置基底材料1。在本專利技術中吸輻比可調的復合薄膜上，過渡層2具有一定的導電性，以及較好的粘附性，能夠增強基底材料1與金屬反射
層3的結合強度，有效避免金屬反射層3開裂、起皮或者脫落。
[0031]保護層4采用Al2O3氧化物膜或高溫鎳基合金，以能夠完整覆蓋金屬反射層3的最優厚度為準，且保護層4的膜層厚度不大于200nm。高溫鎳基合金是指鎳鉻合金材料，其合金成分優選為80wt％Ni+20wt％Cr。保護層4主要保護長時間暴露在空氣中易緩慢氧化的金屬反射層3。金屬反射層3在可見光區和紅外光區均有較高反射率，其中紅外光區反射率基本保持恒定且大于90％。發射層5具有不小于0.8的發射率，具有透光率高，耐磨損，耐腐蝕，耐高低溫沖擊的特性。此外一種航天器，包括上述的吸輻比可調的復合薄膜。
[0032]同時，本專利技術的吸輻比可調的復合薄膜并不局限于采用碳纖維增強復合材料作為基底材料1，基底材料1也可采用玻璃基底、鋁基底等，針對不同基底材料，調整金屬反射層3和發射層5的厚度，同樣可滿足不同吸輻比的設計要求，但是不同基底材料1的調節范圍會有所不同，基底材料1的表面粗糙度也會對調節范圍產生影響。
[0033]需要說明的是，本專利技術的保護范圍中現有技術部分并不局限于本申請文件所給出的實施例，所有不與本專利技術的方案相矛盾的現有技術，包括但不局限于在先專利文獻、在先公開出版物，在先公開使用等等，都可納入本專利技術的保護范圍。
[00本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種吸輻比可調的復合薄膜，其特征在于，包括金屬反射層(3)和發射層(5)，所述金屬反射層(3)表面上設置過渡層(2)和保護層(4)；所述過渡層(2)設置在所述金屬反射層(3)一側表面上，所述保護層(4)設置在所述金屬反射層(3)另一側表面上，所述發射層(5)設置在所述保護層(4)的一側表面上；所述金屬反射層(3)與所述發射層(5)的厚度均可調整。2.根據權利要求1所述的吸輻比可調的復合薄膜，其特征在于，所述復合薄膜的吸輻比在0.25～8范圍內。3.根據權利要求1所述的吸輻比可調的復合薄膜，其特征在于，所述金屬反射層(3)采用Al或Ag金屬膜。4.根據權利要求1所述的吸輻比可調的復合薄膜，其特征在于，所述發射層(5)采用Al2O3或SiO2氧化物膜。5.根據權利要求1所述的吸輻比可調...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭騰，倪俊，李燦倫，范孝鵬，李輝，孫成愷，劉海靜，范秋林，
申請(專利權)人：上海衛星裝備研究所，
類型：發明
國別省市：