一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴加工工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴加工工艺，其中适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，主体是由喷嘴微管道组成的发射体阵列，并且在微管道的内壁和外表面分别均匀沉积有一维纳米材料。本发明专利技术主要采用半导体微纳加工技术，通过对SOI硅片进行刻蚀得到理想的发射体喷嘴结构，以此为衬底，在该衬底外表面和内管壁均引入适当形貌和性能的一维纳米材料进行均匀包覆，实现表面修饰和功能化的目的，使喷嘴管口表面的发射点阵列增多的同时，增加内管壁的液压阻力，以降低流速，使发射体工作在离子体系，以便在不产生液滴的情况下，最大程度上利用推进剂产生的电流，从而提升推进器的性能。

A Nozzle Processing Technology for Micro-cattle Field Emission Electric Propulsion System

The invention discloses a nozzle processing technology suitable for micro-cattle field emission electric propulsion system, in which the nozzle structure is suitable for micro-cattle field emission electric propulsion system, the main body is a emitter array composed of nozzle micro-pipes, and one-dimensional nano-materials are uniformly deposited on the inner wall and outer surface of the micro-pipes. The invention mainly adopts semiconductor micro-nanofabrication technology and obtains an ideal emitter nozzle structure by etching SOI silicon wafer. On this substrate, one-dimensional nanomaterials with appropriate morphology and properties are introduced into the outer surface and inner wall of the substrate for uniform coating to achieve surface modification and functionalization, so as to increase the emitter array on the nozzle nozzle mouth surface while increasing. The hydraulic resistance of the inner tube wall can reduce the flow velocity and make the emitter work in the ionic system, so that the current generated by the propellant can be used to the greatest extent without droplets, so as to improve the performance of the propellant.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴加工工艺
本专利技术属于航天器推进技术和微纳加工制备的研究领域，更具体地，涉及一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴加工工艺，该工艺是将纳米材料应用到微牛级场发射电推进系统的发射体结构由此实现对微牛级场发射电推进系统中喷嘴的加工。
技术介绍
航天领域的发展极大促进了电推进技术在航天器姿态调整、轨道控制和精确定位及复位等方面的应用。对于微小型卫星和航天器，要求推进器尺寸、重量的微型化和高度集成化，以及能提供稳定的低推力，而电推进技术的推进剂效率是化学推进技术的几倍到几十倍。因此，基于微牛级的电推进器成为潜在的解决方案。其中，电喷嘴推进器非常适合于精密拖曳补偿以及小型卫星的姿态控制和初级推进，由Busek公司开发的用来抵消太阳压力的电喷嘴推进器作为第一个应用的案例，已成功飞行在NASA的太空技术(ST7)任务中。小型卫星所需要的最小的推力、功率、每个发射点的面积和高效率以及推力的可伸缩性，让微加工技术实现发射点阵列制作电喷嘴推进器成为理想方法。根据推进剂传输至发射点的方式不同，这种微型阵列可分为两种，一种是每个发射点以突起的针尖制作在平面上，推进剂通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，主体是由喷嘴微管道组成的发射体阵列，其特征在于，在所述微管道的内壁上均匀沉积有一维纳米材料，所述发射体阵列的外表面上也沉积有一维纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，主体是由喷嘴微管道组成的发射体阵列，其特征在于，在所述微管道的内壁上均匀沉积有一维纳米材料，所述发射体阵列的外表面上也沉积有一维纳米材料。2.如权利要求1所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴微管道包括喷嘴发射体尖端和推进剂输运的微管道，该喷嘴发射体尖端即推进剂出射口；该出射口的外表面区域沉积的一维纳米材料形成众多微型发射体。3.如权利要求1所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，其特征在于，所述一维纳米材料为纳米管、纳米线及纳米棒中的至少一种；优选的，所述纳米管为碳纳米管或金属碳化物纳米管，所述纳米线为金属纳米线、金属氧化物纳米线或金属氮化物纳米线；所述纳米棒为金属纳米棒、金属氧化物纳米棒或金属氮化物纳米棒。4.如权利要求1所述适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴微管道是基于SOI硅片制作而成。5.一种适用于微牛级场发射电推进系统的喷嘴结构加工方法，其特征在于，该方法是先通过光刻工艺对SOI硅片的顶层和背面分别进行多次阵列图形制作和刻蚀处理，得到喷嘴微管道的发射体阵列式结构；该喷嘴微管道的内管壁因多次刻蚀呈分段式两两连通；接着，对所述发射体阵列式结构的外表面和所述微管道的内管壁包覆生长缓冲层、催化层或籽晶层；然后再在所述缓冲层、催化层或籽晶层上生长得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉容，孙雷蒙，涂良成，宋培义，匡双阳，肖东阳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42