本发明专利技术提供了一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，通过电压控制石墨烯中的电解质含量改变石墨烯的介电常数，从而改变真空层两侧的近场热辐射能量，进而对薄膜有效热辐射特性进行控制。该智能热控薄膜结构简单，耗电低，有助于灵活、有效控制卫星的温度场。本发明专利技术含真空层，引进了近场热辐射，同时利用了石墨烯介电性能调节和近场热辐射调节，增加了整个薄膜的有效发射率的调节范围。薄膜的有效发射率的调节范围。薄膜的有效发射率的调节范围。
【技术实现步骤摘要】
一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜
[0001]本专利技术涉及一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，通过电压控制石墨烯中的电解质含量改变石墨烯的介电常数，从而改变真空层两侧的近场热辐射能量，进而对薄膜有效热辐射特性进行控制。
技术介绍
[0002]随着航天器朝着大范围轨道机动变轨、多工作模式及微小型化的方向发展，航天器对热控系统提出了更高的要求。智能型热控器件能够根据不同的热环境而自动调节自身的太阳光谱吸收率和红外发射率，且具有体积小、重量轻、无机械动作装置等特点，因此成为热控技术发展的重要研究方向。
[0003]目前关于智能辐射热控器件的研究中，电致变色是比较有前景的方法。国内外研究比较多的电致变色材料是以氧化钨为代表的无机类电致变色材料和以聚苯胺为代表的导电聚合物电致变色材料。
[0004]现有技术CN201910963655.1公开了一种石墨烯智能热控薄膜，主要由单元器件组成，所述单元器件包括从上至下层叠设置的保护层、上电极、中间层、下电极和基底，其中，所述上电极为石墨烯层，通过加载电压控制电解质的可逆进出石墨烯层，调节单元器件的吸收率和发射率，但其有效发射率的调节范围还受到一定限制。
技术实现思路
[0005]鉴于现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，通过电压控制石墨烯中的电解质含量改变石墨烯的介电常数，从而改变真空层两侧的近场热辐射能量，进而对薄膜有效热辐射特性进行控制。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来解决上述问题：
[0007]一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，其结构包括四部分：
[0008]1)薄膜第一部分可以是热控涂层，或设计有微槽道结构的薄层结构，控制薄膜表面的辐射特性；
[0009]热控涂层具体材料选择包括SR107
‑
ZK、OSR、KS
‑
ZT等高红外发射率低太阳吸收比的热控涂层，热控涂层的厚度为微米级。
[0010]2)薄膜第二部分是一个复合结构，分为三小层：
[0011]第一层是石墨烯或金属等材料，是该复合结构的上电极；
[0012]第二层是多孔膜，多孔膜材料为聚乙烯等，多孔膜内储存电解质，电解质材料包括液体电解质或固态离子电解质等；
[0013]第三层是石墨烯层，该层是复合结构的下电极。
[0014]其中，石墨烯可以是单层石墨烯，也可以是多层复合石墨烯，层数可在2～200范围内。
[0015]3)薄膜第三部分也是一个复合结构，分为三小层：
[0016]第一层是石墨烯层，该层是复合结构的上电极；
[0017]第二层是多孔膜，多孔膜材料为聚乙烯等，多孔膜内储存电解质，电解质材料包括液体电解质或固态离子电解质等；
[0018]第三层是石墨烯或金属等材料，是该复合结构的下电极。
[0019]其中，石墨烯可以是单层石墨烯，也可以是多层复合石墨烯，层数可在2～200范围内。
[0020]4)薄膜最四部分设置具有高发射率或高反射率的基底。基底的材料为金属等，基底的厚度大于100nm。
[0021]其中，薄膜第二部分、第三部分之间为真空层，真空层厚度在10～100纳米范围内。上电极上设置铜导线，铜导线连至供电电源正极或负极；在下电极设置铜导线，铜导线连至供电电源另一极。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案，基底可以是光滑平面薄层，也可以在基底上设计微槽道结构，使得基底具有理想的辐射特性。
[0023]作为本专利技术的一种优选技术方案，薄膜第一部分和第四部分选用的微槽道结构为矩形、三角形或梯形等。
[0024]其中，石墨烯的制备通过化学气相沉积法，金属层通过热蒸发镀膜法。真空层通过直径为纳米级的绝缘球体隔开薄膜第二部分、第三部分复合结构实现。
[0025]作为本专利技术的一种优选技术方案，本薄膜结构的第二部分、第三部分可分别独立通过加载电压控制多孔膜中的电解质可逆进出石墨烯层，调节石墨烯掺杂浓度，改变石墨烯的介电函数。当真空两侧模块的介电性质变化了，第二部分、第三部分之间的近场热辐射会相应地改变，可能增大或减小，进而改变整个膜的热辐射特性。
[0026]本专利技术相对于现有技术的有益效果包括：
[0027](1)该智能热控薄膜结构简单，耗电低，有助于灵活、有效控制卫星的温度场。
[0028](2)相对于CN201910963655.1，本专利技术增加了真空层，引进了近场热辐射，同时利用了石墨烯介电性能调节和近场热辐射调节，增加了整个薄膜的有效发射率的调节范围。
附图说明
[0029]图1智能热控薄膜器件结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图说明及具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0031]实施例1一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜
[0032]如图1所示，一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，其结构包括四部分：
[0033]1)薄膜第一部分是热控涂层，热控涂层具体材料选择包括SR107
‑
ZK、OSR、KS
‑
ZT等高红外发射率低太阳吸收比的热控涂层，热控涂层的厚度为微米级。
[0034]2)薄膜第二部分是一个复合结构，分为三小层：
[0035]第一层是石墨烯或金属等材料，是该复合结构的上电极；
[0036]第二层是多孔膜，多孔膜材料为聚乙烯等，多孔膜内储存电解质，电解质材料包括液体电解质或固态离子电解质等；
[0037]第三层是石墨烯层，该层是复合结构的下电极。
[0038]其中，石墨烯可以是单层石墨烯。
[0039]3)薄膜第三部分也是一个复合结构，分为三小层：
[0040]第一层是石墨烯层，该层是复合结构的上电极；
[0041]第二层是多孔膜，多孔膜材料为聚乙烯等，多孔膜内储存电解质，电解质材料包括液体电解质或固态离子电解质等；
[0042]第三层是石墨烯或金属等材料，是该复合结构的下电极。
[0043]其中，石墨烯可以是单层石墨烯。
[0044]4)薄膜最四部分设置具有高发射率或高反射率的基底。基底的材料为金属等。基底的厚度大于100nm。
[0045]其中，薄膜第二部分、第三部分之间为真空层，真空层厚度在10～100纳米范围内。上电极上设置铜导线，铜导线连至供电电源正极或负极；在下电极设置铜导线，铜导线连至供电电源另一极。
[0046]基底上设计微槽道结构，微槽道结构为矩形。
[0047]其中，石墨烯的制备通过化学气相沉积法，金属层通过热蒸发镀膜法。真空层通过直径为纳米级的绝缘球体隔开薄膜第二部分、第三部分复合结构实现。
[0048]作为本专利技术的一种优选技术方案，本薄膜结构的第二部分、第三部分可分别独立通过加载电压控制多孔膜中的电解质可逆进出石墨烯层，调节石墨烯掺杂浓度，改变石墨烯的介电函数。
[0049本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，其特征在于，其结构包括四部分：1)薄膜第一部分可以是热控涂层，或设计有微槽道结构的薄层结构，控制薄膜表面的辐射特性；2)薄膜第二部分是一个复合结构，分为三小层：第一层是石墨烯或金属等材料，是该复合结构的上电极；第二层是多孔膜，多孔膜材料为聚乙烯等，多孔膜内储存电解质；第三层是石墨烯层，该层是复合结构的下电极；3)薄膜第三部分也是一个复合结构，分为三小层：第一层是石墨烯层，该层是复合结构的上电极；第二层是多孔膜，多孔膜材料为聚乙烯等，多孔膜内储存电解质；第三层是石墨烯或金属等材料，是该复合结构的下电极；4)薄膜最四部分设置具有高发射率或高反射率的基底；其中，薄膜第二部分、第三部分之间为真空层，上电极上设置铜导线，铜导线连至供电电源正极或负极；在下电极设置铜导线，铜导线连至供电电源另一极。2.根据权利要求1所述的一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，其特征在于，石墨烯可以是单层石墨烯，也可以是多层复合石墨烯。3.根据权利要求1所述的一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，其特征在于，基底可以是光滑平面薄层，也可以在基底上设计微槽道结构。4.根据权利要求1所述的一种基于近场热辐射的石墨烯智能热控薄膜，其特征在于，薄膜第一部分和第四部分选用的微槽道结构为矩形、三角形或...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈琦，徐德宇，赵军明，
申请(专利权)人：深圳航天东方红卫星有限公司，
类型：发明
国别省市：
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