星用柔性热辐射器的薄膜结构及其制造方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201510765413.3 | 申请日 | 2015-11-11 | 公开(公告)号 | CN106671549A | 公开(公告)日 | 2017-05-17 |
| 申请人 | 北京卫星环境工程研究所; | 发明人 | 刘宇明; 李蔓; 沈自才; 张凯; 赵春晴; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种星用柔性热 辐射 器的 薄膜 结构，在 碳 纳米管 纸层上设置有 石墨 烯层，并在 石墨烯 层上 镀 覆金属 铜 或者 铝 层，还包括了另外两种类似薄膜结构及其制造方法。本发明利用 碳纳米管 纸，在其一端贴石墨烯膜，并背面镀铝，形成柔性膜，热发射率ε在0.85，热导率300Wm-1K-1，薄膜厚度可在10μm-50μm。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种星用柔性热辐射器的薄膜结构，在碳纳米管纸层上设置有石墨烯层，并在石墨烯层上镀覆金属铜或者铝层，其中石墨烯层的厚度在1nm以下，金属铜层或铝层的厚度在 |
||||||
| 说明书全文 | 星用柔性热辐射器的薄膜结构及其制造方法技术领域背景技术[0002] 空间中由于没有对流、热传导，卫星热排散主要是利用热辐射器，通过热辐射的方式将卫星内部多余热量散发出去。热辐射器是卫星排热系统的重要组成部分。目前，我国研制并投入使用的各种卫星均仅以自己的蒙皮作为辐射器用，实现对外空间的热量交换。随着大型通信卫星等的发展，星上器件的热功率不断增大，有效载荷大量增加，使得整星的耗能密度越来越大，其排热问题也越趋严重。据统计，20多年来，卫星的内部发热量增加了约1000倍。因此，必然需要更大面积的散热器。由于卫星体积有限，利用刚性散热板作为热辐射器显然满足不了未来的需求。发展柔性散热技术，散热板在发射入轨前是折叠的，到空间后在展开，则可以实现大面积的散热面，提高热排散效果。卫星的热辐射器一般是利用OSR等具有高热发射性能的材料制备的，这类材料贴在卫星外表面，将卫星内部热量通过热辐射的形式散出去。 [0003] 本发明提出一种基于碳纳米管纸(buckypaper)的用于柔性热辐射器的柔性薄膜结构。柔性散热热辐射器首先要求必须有柔性的可折叠的薄膜，其次要求薄膜热发射率高，第三要求薄膜必须有良好的热导率，第四要求薄膜有一定的导电性，第五要求薄膜面密度尽量低。然而，碳纳米管纸由碳纳米管组成，可以实现较高的热发射率(ε)，同时，在碳纳米管纸的一面附着石墨烯或者铜箔，实现较高的热导。此外，这种膜本身是柔性的，将其作为辐射散热器，这样可以将卫星内部产生的热流快速传递到整个辐射散热器上，而辐射散热器又可以将热高效的辐射出去。因此，该卫星用柔性散热装置，可以广泛用于需要大量热排散的卫星。 发明内容[0004] 本发明提出了一种星用柔性热辐射器的薄膜结构，以满足未来卫星发展对大面积可展开热辐射器的需求。本发明的基于碳纳米管纸制备的柔性热辐射器用的薄膜材料，利用了碳纳米管材料良好的热辐射性能、力学性能、导电性能以及导热性能，可以达到以上对卫星柔性散热技术的要求，本发明可以广泛应用于中高轨道大功率卫星。 [0005] 本发明采用了如下的技术方案： [0007] 其中，石墨烯层粘贴在碳纳米管纸层上。 [0008] 其中，碳纳米管纸层的厚度为10μm-100μm。 [0009] 其中，薄膜结构的总厚度为10μm-110μm。 [0010] 其中，石墨烯选择单层或者双层石墨烯。 [0011] 一种星用柔性热辐射器的薄膜结构，在碳纳米管纸层中浸入熔融液态液体聚酰亚胺，固化后形成碳纳米管纸/聚酰亚胺复合膜,在复合膜上镀覆金属铜或铝层，或者先粘贴上石墨烯膜，再于石墨烯膜上镀覆金属铜或铝层，其中，石墨烯层的厚度为1nm以下，金属铜层或铝层的厚度为10nm-10μm之间。 [0012] 一种星用柔性热辐射器的薄膜结构的制造方法，将碳纳米管纸层的一侧粘贴石墨烯膜，石墨烯膜的厚度保持1nm以下，再于石墨烯膜的背面利用真空镀膜方法镀铜或镀铝，镀铜或镀铝膜的厚度为10nm-10μm之间。 [0013] 一种星用柔性热辐射器的薄膜结构的制造方法，将液体聚酰亚胺浸入碳纳米管纸层，固化后得到碳纳米管纸层/聚酰亚胺复合膜；将双层单层石墨烯附着在复合膜上，然后，在有石墨烯的一面，利用真空镀膜方法，镀一层金属，金属层为铜或者铝，获得卫星热辐射器用柔性散热膜。 [0014] 一种星用柔性热辐射器的薄膜结构的制造方法，将液体聚酰亚胺浸入碳纳米管纸层，固化后得到碳纳米管纸层/聚酰亚胺复合膜；在复合膜的一侧利用真空镀膜方法，镀一层金属，金属层为铜或者铝，获得卫星热辐射器用柔性散热膜。 [0015] 其中，石墨烯膜的厚度保持1nm以下，镀铜或镀铝膜的厚度为10nm-10μm之间。 [0017] 图1为本发明一实施方式的星用柔性热辐射器用薄膜结构的示意图。 [0018] 图中：1.1-碳纳米管纸(buckypaper)，1.2-石墨烯，1.3-金属铜或者铝； [0019] 图2为本发明另一实施方式的用于柔性热辐射器用薄膜结构的示意图。 [0020] 其中，2.1-碳纳米管纸/聚酰亚胺复合薄膜，2.2-石墨烯，2.3-金属铜或者铝； [0021] 图3为再一一实施方式的用于柔性热辐射器用薄膜结构的示意图。 [0022] 其中，3.1-碳纳米管纸/聚酰亚胺复合薄膜，3.2-金属铜或者铝。 具体实施方式[0023] 下面结合附图对本发明的星用柔性热辐射器用薄膜结构进行进一步说明，该说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。 [0024] 参见图1，图1为本发明一种结构的星用热辐射器的薄膜结构。其中，该结构包括三层，即碳纳米管纸层1.1、石墨烯层1.2和金属铝层或铜层1.3。 [0025] 首先，在碳纳米管纸层1.1上设置单层石墨烯层1.2，并在石墨烯层1.2上镀覆金属铜或者铝层1.3，其中石墨烯层1.2的厚度在1nm以下，金属铜层或铝层1.3的厚度在10nm。 [0026] 参见图2，图2为本发明另一种结构的星用热辐射器的薄膜结构。其中，该结构包括三层，即碳纳米管纸层/聚酰亚胺2.1、石墨烯层2.2、金属铝层或铜层2.3。 [0027] 该结构的制备包括：首先将液体聚酰亚胺浸入碳纳米管纸层，固化后得到碳纳米管纸层/聚酰亚胺复合膜2.1。其次，将单层石墨烯2.2附着在复合膜上。然后，在有石墨烯2.2的一面，利用真空镀膜方法，镀一层金属，一般为铜或者铝2.3。这样就得到了卫星热辐射器用柔性散热膜。 [0028] 参见图3，图3为本发明再一种结构的星用热辐射器的薄膜结构。其中，该结构包括两层，即碳纳米管纸层/聚酰亚胺复合膜3.1，和铜层或铝层3.2。 [0029] 该结构的制备包括：首先将液体聚酰亚胺浸入碳纳米管纸层，固化后得到碳纳米管纸层/聚酰亚胺复合膜3.1。然后，在复合膜的任意一面，利用真空镀膜方法，镀一层金属，一般为铜或者铝3.2。这样就得到了卫星热辐射器用柔性散热膜。 [0030] 本发明的碳纳米管纸层或者碳纳米管纸层/聚酰亚胺复合膜的厚度可以为10μm-110μm；优选20μm-80μm，更优选50μm-80μm。石墨烯选择单层或者双层石墨烯，厚度在1nm以下，可以忽略厚度。金属膜的厚度在10nm-10μm之间，优选100nm-500nm。 |
||||||
