一种柔性玻璃及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种柔性玻璃及其制备方法与应用，该柔性玻璃包括聚酰亚胺层；在所述聚酰亚胺层表面设有二氧化硅层；所述二氧化硅层由二氧化铈和二氧化硅组成。本发明专利技术具有抗辐照能力及抗紫外能力，在低能质子、电子辐照及紫外辐照情况下，柔性电池盖片仍有良好的透过率，保证了太阳电池电性能输出。在空间质子和电子能谱中，低于2.8MeV的质子和低于200keV的电子被截止，不会对太阳电池产生损伤。在1MeV电子和200ESH紫外情况下，太阳电池电性能下降与常规玻璃盖片下的太阳电池相当。与常规玻璃盖片下的太阳电池相当。与常规玻璃盖片下的太阳电池相当。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性玻璃及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及航空航天
，具体涉及一种柔性玻璃及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在低地球轨道区域(Low Earth Orbit LEO，200km～600km)，气体压强为10
‑5‑
10
‑7Pa，环境组分中含有N2、O2、Ar、He、H2和原子氧(AO)，其中以原子氧的含量最高，约占80％。原子氧是由氧气在紫外线的照射下分解形成的，活性很高，具有强氧化性。虽然在LEO轨道内，AO的空间密度仅为105cm
‑3～109cm
‑3，但由于航天器以接近8km/s的速度飞行，迎风面原子氧通量最高可接近10
15
/(cm2·
s)，而且其中少数原子氧还处于激发态，有向材料表面输送附加能量的能力，该能量足以引起高分子材料断链并形成低分子物质，这些物质及其氧化物的挥发造成材料的剥蚀。此外，原子氧会与航天器表面撞击产生辉光放电，造成材料表面开裂、龟裂和局部燃烧及熔化等，太阳紫外线特别是真空紫外线与原子氧的共同作用还会加剧原子氧对一些材料的剥蚀效应，严重影响到航天器的性能和使用寿命。
[0003]目前人造卫星、飞船、空间站等航天器均利用太阳电池来获得持续运行的能量。为了保护太阳电池免受宇宙空间中的高能射线和带电粒子的辐射和轰击，延长太阳电池的使用寿命，常在太阳电池表面粘贴空间用抗辐照玻璃盖片。
[0004]太阳电池盖片技术普遍采用刚性掺铈玻璃或石英玻璃对太阳电池进行防辐照和抗紫外防护，但不可柔性弯曲。相关技术中采用过PI膜(聚酰亚胺膜)对太阳电池进行防护，由于PI膜在带电粒子和紫外辐照下透过率大幅度降低，导致太阳电池性能下降严重。
[0005]因此，需要开发一种柔性玻璃，该玻璃的抗原子氧能力强。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种柔性玻璃，该玻璃的抗原子氧能力强。
[0007]本专利技术还提供了上述柔性玻璃的制备方法。
[0008]本专利技术还提供了上述柔性玻璃的应用。
[0009]本专利技术第一方面提供了一种柔性玻璃，包括聚酰亚胺层；
[0010]在所述聚酰亚胺层表面设有二氧化硅层；
[0011]所述二氧化硅层由二氧化铈和二氧化硅组成。
[0012]在宇宙空间中存在着大量的高能射线和带电粒子，照射到太阳电池表面会对其内部的PN结结构产生不可逆的破坏，致使太阳电池的工作效率下降，因此通常在太阳电池表面粘贴抗辐照玻璃盖片。
[0013]本专利技术中玻璃盖片中含有二氧化铈，能够有效吸收宇宙中的高能射线和带电粒子，从而大大降低了太阳电池所受的辐射损伤，提高了太阳电池的工作寿命。
[0014]二氧化铈，有效吸收了太阳光中紫外波段的光线，并大大减少了玻璃盖片中因高能粒子辐照所产生的色心，从而降低了盖片因辐照所引起的透射率衰降，保障了太阳电池
输出功率的稳定持久。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚酰亚胺层的厚度为20μm～50μm。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚酰亚胺层的厚度为25μm。
[0017]当聚酰亚胺薄膜层的厚度越大，光的折射与反射越多，透过率越低；
[0018]当聚酰亚胺薄膜层的厚度低于20μm时，其横纵向拉伸强度和断裂伸长率呈现与厚度正相关的发展趋势；同时小于20μm还会存在电气强度较低的问题。
[0019]当聚酰亚胺薄膜厚度大于25μm，电气强度有所下降，在20μm～50μm范围内较合理。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅层的厚度为50nm～300nm。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅层的厚度为90nm～160nm。在一定范围内，增加二氧化硅层厚度，透过波长范围有所增加，透光率有所提升。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅层中所述二氧化铈的质量分数为0.1％～10％。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅层中所述二氧化铈的质量分数为2％～8％。
[0024]本专利技术第二方面上述柔性玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0025]采用溶胶凝胶法制备二氧化硅凝胶；在所述聚酰亚胺层涂覆二氧化硅凝胶；干燥后热处理，即得所述柔性玻璃。
[0026]根据本专利技术的至少一种具体实施方式，具备如下有益效果：
[0027]本专利技术选用溶胶凝胶法制作费用低、涂抹简单、清理容易、便于大面积成膜和光学性能好。用该方法制备的SiO2薄膜具有密度低、折射率可调的特点，实现有效抗辐照同时增透的效果。
[0028]溶胶凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。
[0029]溶胶凝胶法具备如下优势：
[0030]与许多有机或无机试剂兼容，在较短时间内获得分子水平的均匀性；
[0031]均匀定量地掺杂微量元素，并实现分子水平上的均匀掺杂；
[0032]反应容易进行，且温度较低，具有化学，光化学特性和热稳定性；
[0033]可选择合适条件用于制备各种新型材料，光学透明，适用于各种基于光谱的分析测量；
[0034]易于大面积使用，可在载玻片和纤维上涂成膜层。
[0035]相比于传统的镀膜方法，如蒸发或溅射法镀制增透膜，其性能价格比不理想，成本较高。根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅凝胶的制备原料还包括硅酸酯、醇类溶剂和无机酸。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅凝胶包括以下体积份数的制备原料：硅酸酯10份～20份、醇类溶剂30份～50份和无机酸0.01份～1份。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅凝胶包括以下质量分数的制备原料：1％～10％的二氧化铈。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述硅酸酯包括正硅酸丁酯、正硅酸丙酯、正硅酸乙酯和正硅酸甲酯中的至少一种。
[0039]根据本专利技术的一些实施方式，所述醇类溶剂包括乙醇、正丙醇和异丙醇中的至少一种。
[0040]根据本专利技术的一些实施方式，所述无机酸包括盐酸和硫酸溶液。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述盐酸的质量浓度为20％～37％。
[0042]根据本专利技术的一些实施方式，所述硫酸溶液的质量浓度为20％～98％。
[0043]根据本专利技术的一些实施方式，所述二氧化硅凝胶包括以下体积份数的制备原料：硅酸酯10份～20份、醇类溶剂30份～50份、无机酸0.01份～1份和水1份～20份。
[0044]根据本专利技术的一些实施方式，所述溶胶凝胶法包括以下步骤：
[0045]S1、将所述硅酸酯添加至部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性玻璃，其特征在于：包括聚酰亚胺层；在所述聚酰亚胺层表面设有二氧化硅层；所述二氧化硅层由二氧化铈和二氧化硅组成。2.根据权利要求1所述的一种柔性玻璃，其特征在于：所述聚酰亚胺层的厚度为20μm～50μm。3.根据权利要求1所述的一种柔性玻璃，其特征在于：所述二氧化硅层的厚度为50nm～500nm；优选地，所述二氧化硅层的厚度为90nm～160nm。4.根据权利要求1所述的一种柔性玻璃，其特征在于：所述二氧化硅层中所述二氧化铈的质量分数为0.1％～10％；优选地，所述二氧化硅层中所述二氧化铈的质量分数为2％～8％。5.一种制备如权利要求1至4任一项所述的柔性玻璃的方法，其特征在于：包括以下步骤：采用溶胶凝胶法制备二氧化硅凝胶；在所述聚酰亚胺层涂覆二氧化硅凝胶；干燥后热处理，即得所述柔性玻璃。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述二氧化硅凝胶的制备原料还包括硅酸酯、醇类溶剂和无机酸；优选地，所述二氧化硅凝胶包括以下体积份数的制备原料：硅酸酯10～20份、醇类溶剂30份～50份和无机酸0.01份～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊，胡文涛，杨文奕，马涤非，孙墨羽，
申请(专利权)人：北京博瑞原子空间能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：