一种发射率可控热控材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发射率可控热控材料，所述发射率可控热控材料包括：基底；用于提高附着力的三氧化二铝过渡层；用于提高太阳光反射率的银膜；用于提高红外发射率的三氧化二铝膜；以及用于减反射的二氧化硅层；其中，在基底表面由内向外依次为三氧化二铝过渡层、银膜、三氧化二铝膜和二氧化硅层。本发明专利技术热控材料可实现不同吸收/发射比的调控，可实现轻量化设计，适用于新一代具有轻量化、小型化、整星等温化特点的航天器用发射率可控热控涂层，成本低廉，工艺简单，空间环境稳定性好，满足航天器表面不同部位发射率不同需求及提高热控材料耐空间辐照的要求。

Emissivity controllable thermal control material and preparation method thereof

The invention discloses a transmission rate controllable thermal control material, the emission rate of controllable thermal control material includes: a substrate; three for improved adhesion of two aluminum oxide transition layer; silver film for improving solar reflectance; three is used to improve the infrared emissivity of two aluminum oxide film; and a silicon dioxide layer for antireflection among them, the surface of the substrate; from the inside to the outside are three two aluminum oxide layer, silver film, three two aluminum oxide film and a silicon dioxide layer. The invention of thermal control materials can achieve different absorption / emission than the control, can realize the lightweight design, suitable for the new generation of lightweight, miniaturization and temperature characteristics of the whole magnitude spacecraft launch rate controllable thermal control coating, low cost, simple process, good stability of the space environment, to meet the different parts of the spacecraft the surface emissivity of different needs and improve the thermal control requirements of space radiation resistant material.

【技术实现步骤摘要】
一种发射率可控热控材料及其制备方法
本专利技术属于航天材料领域，具体涉及一种发射率可控热控材料及其制备方法。
技术介绍
航天器热控材料主要用来保证航天器的结构部件、仪器设备在空间环境下处于一个合适的温度范围，使其在各种可能的情况下均能够正常工作。目前，现有的热控材料，主要包括稀土锰氧化物掺杂材料La1-x-yM1xM2yMnO3和掺杂氧化钒V1-x-yMxNyO2，这两类材料的红外发射率可以根据温度变化而改变其红外发射率，然而，这两类热控材料的太阳吸收比较大，以La1-x-yM1xM2yMnO3为例，其表面的太阳吸收比大于0.85。在太阳直接照射的情况下，将导致航天器温升较快，自主控温能力不够，而且，这两类材料的太阳吸收比是固定的，太阳吸收比和红外发射率的比值变化范围小，导致应用范围受限。CN104561897A公开了一种用于改变智能热控材料控温能力的薄膜，其采用由硫化锌、硒化锌、硅和锗中的一种或两种以上组成的第一膜层与由氟化镁和氟化铱中的一种或两种组成的第二膜层交替层叠构成，为了在热控材料自身的红外发射率尽可能不改变的前提下，保证太阳吸收比尽可能的小，其镀膜层数需控制在8～14层，不利于热控材料的轻量化设计。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种可在保证低的太阳吸收比的情况下，实现红外发射率依照需求任意设计的发射率可控热控材料及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种发射率可控热控材料，所述发射率可控热控材料包括：基底；用于提高附着力的三氧化二铝过渡层；用于提高太阳光反射率的银膜；用于提高红外发射率的三氧化二铝膜；以及用于减反射的二氧化硅层；其中，在基底表面由内向外依次为三氧化二铝过渡层、银膜、三氧化二铝膜和二氧化硅层。优选地，所述基底为聚酰亚胺。在基底与金属膜之间镀制三氧化二铝过渡层，可以起到提高膜系与基底的附着力，优选地，所述三氧化二铝过渡层的厚度为20～80nm。银膜具有高反射低发射特性，作为热控材料的底层膜，可起到提高太阳光反射率，从而降低整个膜系的太阳吸收比，优选地，所述银膜的厚度为100～200nm。通过控制用于降低太阳光吸收比、提高红外发射率的三氧化二铝膜的厚度来调控整个膜系的热控性能，优选地，所述三氧化二铝膜的厚度为0.1～2μm。用于减反射的二氧化硅层作为外层膜，起到降低薄膜的镜反射光能损失，增强选择性吸收效果的作用，优选地，所述二氧化硅层的厚度为0.1～0.5μm。上述发射率可控热控材料的制备方法：采用脉冲直流磁控溅射法在基底上依次镀制三氧化二铝过渡层、银膜、三氧化二铝膜和二氧化硅层。本专利技术可通过精确控制三氧化二铝膜和二氧化硅层的厚度达到对材料发射率的精确控制，从而获得不同吸收/发射比的热控材料，满足航天器不同部位的热控要求。同时三氧化二铝膜和二氧化硅层具有很好的耐原子氧和耐空间辐照性能，能抵挡原子氧及空间射线的侵蚀，防止银反射层及基底材料的性能退化，提高整个膜系的寿命及可靠性。本专利技术的有益效果：本专利技术热控材料可在保证低的太阳吸收比的情况下，实现红外发射率依照需求任意设计，从而实现不同吸收/发射比的调控，达到轻量化设计要求，适用于新一代具有轻量化、小型化、整星等温化特点的航天器用发射率可控热控涂层，其结构简单，成本低廉，工艺制作方便，空间环境稳定性好，满足航天器表面不同部位发射率不同需求及提高热控材料耐空间辐照的要求。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术发射率可控热控材料的结构示意图，其中，1、基底，2、三氧化二铝过渡层，3、银膜，4、三氧化二铝膜，5、二氧化硅层。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1如图1所示，一种发射率可控热控材料，在柔性聚酰亚胺基底表面上由内向外依次为三氧化二铝过渡层、银膜、三氧化二铝膜和二氧化硅层。先采用脉冲反应直流磁控溅射法在柔性聚酰亚胺基底上制备50nm的三氧化二铝过渡层，然后采用直流磁控溅射法制备150nm的银膜，最后采用脉冲反应直流磁控溅射法依次制备2μm的三氧化二铝膜和0.5μm的二氧化硅层。最后样品性能达到：太阳吸收比0.15，发射率0.56。具体操作过程如下：（1）脉冲反应直流磁控溅射法镀制三氧化二铝过渡层：将聚酰亚胺基底放置在溅射工作台上，基底与铝靶靶材间距离为10cm，关闭真空室门。开启抽气泵组抽真空，当真空度达到3×10-3Pa时，打开质量流量计通道a充入Ar气、通道b充入O2气，Ar气流量设置为100Sccm，O2气流量设置为60Sccm，打开脉冲反应溅射电源1开始镀制三氧化二铝过渡层，溅射功率250W，时间3min。（2）直流磁控溅射法镀制银膜：三氧化二铝过渡层镀制完成后关闭脉冲反应溅射电源1，复压后打开真空室，将铝靶更换为银靶。关闭真空室门，开启抽气泵组抽真空，当真空度达到3×10-3Pa时，打开质量流量计通道a充入Ar气，Ar气流量设置为100Sccm，打开直流溅射电源2开始镀制银膜，溅射功率300W，时间10min。（3）脉冲反应直流磁控溅射法镀制三氧化二铝膜：银膜镀制完成后关闭直流溅射电源2，复压后打开真空室，将银靶更换为铝靶，关闭真空室门。开启抽气泵组抽真空，当真空度达到3×10-3Pa时，打开质量流量计通道a充入Ar气、通道b充入O2气，Ar气流量设置为100Sccm，O2气流量设置为60Sccm，打开脉冲反应溅射电源1开始镀制三氧化二铝膜，溅射功率500W，时间60min。（3）脉冲反应直流磁控溅射法镀制二氧化硅层：三氧化二铝膜镀制完成后关闭脉冲反应溅射电源1，复压后打开真空室，将铝靶更换为硅靶，关闭真空室门。开启抽气泵组抽真空，当真空度达到3×10-3Pa时，打开质量流量计通道a充入Ar气、通道b充入O2气，Ar气流量设置为80Sccm，O2气流量设置为50Sccm，打开脉冲反应溅射电源1开始镀制二氧化硅层，溅射功率500W，时间10min。二氧化硅层镀制完成后关闭脉冲反应溅射电源1，复压后打开真空室取出样品。实施例2先采用脉冲反应直流磁控溅射法在柔性聚酰亚胺基底上制备20nm的三氧化二铝过渡层，然后采用直流磁控溅射法制备100nm的银膜，最后采用脉冲反应直流磁控溅射法依次制备1.5μm的三氧化二铝膜和0.2μm的二氧化硅层。具体操作过程参见实施例1，通过控制溅射功率和时间来调整各镀膜层的厚度。最后样品性能达到：太阳吸收比0.13，发射率0.45。实施例3先采用脉冲反应直流磁控溅射法在柔性聚酰亚胺基底上制备80nm的三氧化二铝过渡层，然后采用直流磁控溅射法制备200nm的银膜，最后采用脉冲反应直流磁控溅射法依次制备1.0μm的三氧化二铝膜和0.1μm的二氧化硅层。具体操作过程参见实施例1，通过控制溅射功率和时间来调整各镀膜层的厚度。最后样品性能达到：太阳吸收比0.12，发射率0.34。实施例4先采用脉冲反应直流磁控溅射法在柔性聚酰亚胺基底上制备50nm的三氧化二铝过渡层，然后采用直流磁控溅射法制备150nm的银膜，最后采用脉冲反应直流磁控溅射法依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发射率可控热控材料，所述发射率可控热控材料包括：基底；用于提高附着力的三氧化二铝过渡层；用于提高太阳光反射率的银膜；用于提高红外发射率的三氧化二铝膜；以及用于减反射的二氧化硅层；其中，在基底表面由内向外依次为三氧化二铝过渡层、银膜、三氧化二铝膜和二氧化硅层。

【技术特征摘要】
1.一种发射率可控热控材料，所述发射率可控热控材料包括：基底；用于提高附着力的三氧化二铝过渡层；用于提高太阳光反射率的银膜；用于提高红外发射率的三氧化二铝膜；以及用于减反射的二氧化硅层；其中，在基底表面由内向外依次为三氧化二铝过渡层、银膜、三氧化二铝膜和二氧化硅层。2.根据权利要求1所述的发射率可控热控材料，其特征在于：所述基底为聚酰亚胺。3.根据权利要求1所述的发射率可控热控材料，其特征在于：所述三氧化二铝过渡层的厚度为20～80nm。4.根据权利要求1所述的发射率可控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艺，冯煜东，王志民，何延春，杨淼，王虎，李学磊，张凯锋，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62