一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料制造技术

本发明专利技术公开了一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其包括：透明聚合物衬底、依次设置在透明聚合物衬底上的柔性缓冲层、ITO导电膜和增透膜。相对传统设计与制备的柔性透明导电封装材料，本发明专利技术的耐原子氧柔性高透明导电封装材料不仅具有良好的空间太阳电池光谱透明性和静电防护能力，其采用硅碳氧化物、硅氮氧化物作为柔性缓冲层的设计及其可在普通真空镀膜设备制备的特性，不仅有助于解决聚合物衬底表面直接制备ITO或其它无机光学薄膜导致的热匹配问题，而且可通过光学设计，实现真正柔性的其他多功能光学复合薄膜制备，为空间或地面柔性领域应用提供柔性材料产品保障，其技术推广应用可为功能化柔性复合材料制备奠定技术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料
本专利技术涉及空间柔性封装防护技术，具体涉及一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料。
技术介绍
随着空间技术发展，对大功率飞行器、深空探测飞行器、太空望远镜、大型薄膜天线、超高压太阳电池阵等的需求愈加迫切。因此，对太阳电池阵、太阳帆、遮阳板及高压静电防护材料的轻质化、柔性化、薄膜化等提出了更高要求，如三结砷化镓薄膜太阳电池重量比功率已达到2000W/kg，空间电站太阳电池阵设计达到400～500V以上，但由于受高性能柔性透明防护材料的限制，而无实现空间应用。为实现砷化镓薄膜太阳电池的柔性封装、超高压柔性防护、大型薄膜天线制备等，国内外开展了大量研究，如兰州510所李中华课题组采用等离子体聚合和磁控溅射分别在在透明聚酰亚胺表面依次镀制硅氧烷、ITO复合薄膜，实现超高压静电防护，但该设计由于ITO原子氧稳定性差，难以满足空间应用；NASA采用在透明聚合物表面镀制Ta2O5、Al2O3、SiO2等多层光学薄膜，实现二次反射镜的研制，但该设计采用的均有无机氧化物薄膜，由于其与聚合物基底热力学性能不匹配，研制的薄膜难以耐受高低温环境，无法满足空间柔性封装、防护应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料，以解决上述现有技术的问题。为达到上述目的，本专利技术提供了一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其包括：透明聚合物衬底、依次设置在透明聚合物衬底上的柔性缓冲层、ITO导电膜和增透膜。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述透明聚合物衬底能够耐受的累积电子辐照剂量不小于1.0×1015e/cm2。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述透明聚合物衬底经累积剂量为1.0×1015e/cm2电子辐照后平均光学性能衰减不大于5％。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述柔性缓冲层为硅碳氧化物、硅氮氧化物中的任意一种透明光学薄膜。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述柔性缓冲层厚度为10nm～150nm。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述ITO导电膜电阻率为105～109Ω·cm。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述增透膜为硅氧化物、氧化铝、氟化镁中的任意一种透明光学薄膜。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述增透膜厚度为100～150nm。上述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其中，所述的柔性缓冲层、ITO导电膜、增透膜在同一台真空镀膜设备中制备，厚度均匀性优于5％。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：采用真空镀膜技术在透明聚合物衬底上依次镀制柔性缓冲层、ITO导电膜及增透膜而形成具有耐原子氧的、柔性的、高透明导电的封装材料，通过光学和电学测试，其在较宽的太阳电池光谱范围内不仅具有高的透过率和静电疏导能力，而且耐原子氧、空间热稳定性好等，可满足空间柔性封装防护应用。本专利技术针对ITO的耐原子氧性能差的问题，采用MgF2/ITO复合薄膜进行静电疏导；针对无机光学薄膜与聚合物衬底热力学不匹配问题，采用柔性缓冲层设计，一方面解决了热失配问题，另一方面解决了无机氧化物薄膜脆性及制备缺陷问题，同时，该缓冲层与无机氧化物薄膜采用同一个真空镀膜设备制备，可实现多层复合薄膜的交替制备，因此，可满足多功能空间柔性封装、防护薄膜的研制。相对传统设计与制备的柔性透明导电封装材料，本专利技术的耐原子氧柔性高透明导电封装材料不仅具有良好的空间太阳电池光谱透明性和静电防护能力，其采用硅碳氧化物、硅氮氧化物作为柔性缓冲层的设计及其可在普通真空镀膜设备制备的特性，不仅有助于解决聚合物衬底表面直接制备ITO或其它无机光学薄膜导致的热匹配问题，而且可通过光学设计，实现真正柔性的其他多功能光学复合薄膜制备，为空间或地面柔性领域应用提供柔性材料产品保障，其技术推广应用可为功能化柔性复合材料制备奠定技术基础。附图说明图1为本专利技术的耐原子氧柔性高透明导电封装材料结构示意图；图2为本专利技术设计的耐原子氧柔性高透明导电封装材料模拟计算的透过率曲线；图3为传统镀膜掺铈玻璃盖片(Ce-Glass/AR)、本专利技术采用模拟计算(Calculation)及其采用真空镀膜制备(Experiment)的耐原子氧柔性高透明导电封装材的透过率曲线；图4为本专利技术采用耐原子氧柔性高透明导电封装材封装砷化镓太阳电池经1MeV·1.0×1015e/cm2电子辐照前(Before)/后(After)其顶电池(Top-cell)和中电池(Mid-cell)的外量子效率曲线。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提供了一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其包括：透明聚合物衬底1、依次设置在透明聚合物衬底1上的柔性缓冲层2、ITO导电膜3和增透膜4，且柔软、透明、导电、空间稳定，具体设计与制造步骤如下：1)选择高阻导电的ITO导电膜3，硅氧化物、氧化铝、氟化镁中的任意一种增透膜4作为静电疏导及空间环境防护层，硅碳氧化物、硅氮氧化物中的任意一种作为柔性缓冲层2，如图1所示；2)根据光学干涉原理，采用光学模拟软件计算其最佳厚度组合，并计算其透过率，其结构为MgF2/ITO/硅碳氧化物/透明聚合物，厚度分别为110nm、15nm、60nm、12～100μm，其模拟计算平均透过率高达93.8％(380～1500nm)，如图2所示；3)根据设计结构及厚度，采用真空镀膜技术在透明聚合物衬底1上依次镀制柔性缓冲层2、ITO导电膜3及增透膜4，各膜层厚度采用晶振控制，透明聚合物衬底1镀制前，依次经过酒精、去离子水等溶剂分别清洗；4)采用分光光度计对制备的薄膜进行光学性能测试，并与传统镀膜掺铈玻璃盖片及理论计算透过率对比，如图3所示，制备的耐原子氧柔性高透明导电封装材料平均透过率高达91.11％(380～1500nm)；5)采用制备的耐原子氧柔性高透明导电封装材料、硅橡胶对砷化镓太阳电池进行柔性封装，并测试封装后的电池外量子效率，然后进一步对其开展电子辐照试验，辐照电子能量为1MeV，累积辐照剂量为1.0×1015e/cm2，测试其辐照后的外量子效率如图4所示，辐照后太阳电池的效率衰减仅为12.67％，满足GJB2602-96空间太阳电池阵通用范围要求。综上所述，本专利技术耐原子氧柔性高透明导电封装材料在宽的可见光谱范围(380nm～1500nm)的平均透过率高达90.11％，并且含有硅碳氧化物柔性缓冲层，有效解决了MgF2/ITO无机光学薄膜脆性及其它机械缺陷问题，实现真正的柔性制备，同时由于MgF2/ITO复合薄膜已在空间太阳电池阵上大量应用，因此，本专利技术的耐原子氧柔性高透明导电封装材料具有良好的空间稳定性，可很好地满足空间柔性封装、防护应用。尽管本专利技术的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本专利技术的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本专利技术的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本专利技术的保护范围应由所附的权利要求来限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其特征在于，包括：透明聚合物衬底、依次设置在透明聚合物衬底上的柔性缓冲层、ITO导电膜和增透膜。

【技术特征摘要】
1.一种耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其特征在于，包括：透明聚合物衬底、依次设置在透明聚合物衬底上的柔性缓冲层、ITO导电膜和增透膜。2.如权利要求1所述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其特征在于，所述透明聚合物衬底能够耐受的累积电子辐照剂量不小于1.0×1015e/cm2。3.如权利要求1所述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其特征在于，所述透明聚合物衬底经累积剂量为1.0×1015e/cm2电子辐照后平均光学性能衰减不大于5％。4.如权利要求1所述的耐原子氧柔性高透明导电封装材料，其特征在于，所述柔性缓冲层为硅碳氧化物、硅氮氧化物中的任意一种透明光学薄膜。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：范襄，于振海，雷刚，王训春，沈静曼，姜德鹏，杨洪东，付坤，马聚沙，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31