應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料的制作方法

本發明涉及空間多層隔熱材料，具體地，涉及應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料，尤其是一方面能夠對運行于空間軌道的可展結構起到熱保護作用，另一方面能夠實現該空間薄壁可展結構在軌可控展開/收攏動作。

背景技術：

目前，研制可靠性高、穩定性好的空間可展結構是大型空間結構研究的熱點課題，見參考文獻[1-3]。以形狀記憶復合材料制備的空間智能可展結構能實現可控展開-收攏預設功能，是新型空間可展結構支撐平臺的發展方向。形狀記憶復合材料桿是最為關鍵的功能元件(主要依靠熱控制實現自身記憶變形以完成桁架展開-收攏動作)，其有效熱控制成為可展桁架研制成功與否的關鍵技術，見參考文獻[4,5]。空間多層隔熱材料具有極好的隔熱性能，被譽為“超級隔熱材料”，現已成為空間飛行器熱控制的主要手段之一。但傳統空間多層隔熱材料較厚，無法實現空間薄壁可展結構的展開/收攏動作，見參考文獻[6-8]。因此研制一種應用于空間薄壁可展結構熱保護的新型空間多層打孔隔熱材料極為必要。

參考文獻：

[1]關富玲,陳務軍,等.國內外可展天線最新進展[R].浙江大學空間結構研究室,1996.12.

[2]Freeland R E.Survey of deployable antenna concepts-Large space antenna systems technology[R].NASA-2269,Part I,1983:381-421.

[3]John M Hedgepeth.Primary requirements for large space structures[C].AIAA-81-0443,2rd AIAA Conf.on Large Space Platform,Feb.2-4,1981.

[4]FengLong Ji,Yong Zhu,JinLian Hu,Yan Liu,Lap-Yan Yeung,GuangDon Ye.Smart polymer fibers with shape memory effect.Smart Materials and Structures,2006,15(6):1547-1554.

[5]Yiping Liu,Ken Gall,Martin L.Dunn,Patrick McCluskey.Thermomechanics of shape memory polymer nanocomposites.Mechanics of Materials,2004,36(10):929-940.

[6]閔桂榮.衛星熱控制技術[M].北京宇航出版社,1991.

[7]陳國邦,張鵬.低溫絕熱與傳熱技術[M].科學出版社,2004

[8]江經善.多層隔熱材料及其在航天器上的應用[J].宇航材料工藝,2000,30(4):17-25

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料。

根據本發明提供的一種應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料，其特征在于，包括多層疊加的反射屏，還包括設置在相鄰層反射屏之間的多層間隔物；

一最外層反射屏的外表面涂有復合膜。

優選地，所述應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料，僅由反射屏、間隔物、復合膜構成。

優選地，反射屏的層數為10層，間隔物的層數為27層，每對相鄰層反射屏之間設置有3層間隔物。

優選地，反射屏是雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜。

優選地，雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜的厚度為29μm，雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜的表面發射率為0.022；

在雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜中，聚酰亞胺薄膜的厚度為25μm，單面鍍鋁膜厚度為2μm。

優選地，間隔物是超細玻璃纖維紙。

優選地，間隔物的厚度為60μm，超細玻璃纖維紙是阻燃型的低溫絕熱紙，工作溫度范圍為-269℃～500℃。

優選地，復合膜的表面發射率為0.85，表面太陽吸收率為0.36。

優選地，總厚度為2-3mm，當量導熱系數為1×10^-4W/(m·K)～4×10^-4W/(m·K)。

優選地，反射屏經打孔處理，打孔率為1％，打孔孔徑為2mm；間隔物在使用前進行干燥處理，去除間隔物所夾雜的水分；所述應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料在干燥、微塵環境中組裝得到。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

相對于傳統的多層隔熱材料，本發明能夠有效解決空間薄壁可展結構的空間熱保護問題，且不影響該空間薄壁可展結構的展開/收攏動作。在本發明較優選的技術方案中，材料總厚度為2-3mm，共10層反射屏和27層間隔物，當量導熱系數為1×10^-4W/(m·K)～4×10^-4W/(m·K)。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明提供的應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料的結構示意圖。

圖2為本發明提供的應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料的制備方式中的疊加件剪裁示意圖。

圖3為圖1中一層反射屏的結構示意圖。

圖中：

1-復合膜

2-間隔物

3-聚酰亞胺薄膜

4-真空鍍鋁層

5-反射屏

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

本發明提供了一種應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料。

本發明具體可用于空間薄壁可展結構的熱保護，所述應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料包括10層反射屏和27層間隔物；反射屏包括厚度為29μm的雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜，間隔物包括厚度為60μm的阻燃型超細玻璃纖維低溫絕熱紙。

反射屏和間隔物交替疊合，每對反射屏之間設置3層間隔物，并在最外側的反射屏的外表面涂復合膜。其中，每對反射屏是指在內外方向上相鄰的兩層反射屏。

雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜厚度為29μm，雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜包括雙面鍍有真空鍍鋁層的聚酰亞胺薄膜。其中，聚酰亞胺薄膜厚度為25μm，單面真空鍍鋁層的鋁膜厚度為2μm，雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜的表面發射率為0.022；本發明的阻燃型超細玻璃纖維低溫絕熱紙厚度為60μm，該阻燃型超細玻璃纖維低溫絕熱紙阻燃、導熱系數低、均勻度好、接觸熱阻大、抗拉強度高、克重低、工作溫度范圍廣為-269℃～500℃；復合膜的表面發射率為0.85，表面太陽吸收率為0.36。

雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜進行打孔處理，打孔率為1％，孔徑為2mm；本發明的阻燃型超細玻璃纖維低溫絕熱紙進行干燥處理；本發明在干燥、微塵環境中組裝。本發明的總厚度為2-3mm，當量導熱系數為1×10^-4W/(m·K)～4×10^-4W/(m·K)。利用本發明能夠將空間薄壁可展結構在軌實際溫度與目標溫度的誤差控制在-3℃～+3℃之間，且實現空間薄壁可展結構在軌可控升溫(6℃/min)與降溫(2℃/min)，以完成空間薄壁可展結構在軌展開/收攏動作。

本發明提供的應用于空間薄壁可展結構熱保護的空間多層打孔隔熱材料，按照以下步驟進行制備：

步驟一：根據空間薄壁可展結構的實際長、寬尺寸，以長1m、寬0.4m為例，選取長1.2m、寬0.6m的10層雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜和27層阻燃型超細玻璃纖維紙；超細玻璃纖維紙為低溫絕熱紙；

步驟二：將該27層阻燃型超細玻璃纖維紙放入干燥箱內進行干燥處理；

步驟三：在無塵、干燥環境中，首先將1層雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜鋪展在平整試驗臺上；接下來將3層阻燃型超細玻璃纖維紙鋪展在第一層雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜上，并將它們固定；以此方式再鋪設9層雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜和24層阻燃型超細玻璃纖維紙；

步驟四：在層層疊加的雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜和阻燃型超細玻璃纖維紙上施加壓力，使其厚度固定在2-3mm；

步驟五：如圖2所示，按照圖2中的虛線對疊加件進行縫合，隨后剪去多余的部分；

步驟六：步驟五所得到部件的其中一個外表面涂以復合膜。

本實施步驟一中雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜進行打孔處理，打孔率為1％，孔徑為2mm。

本實施步驟一中雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜的厚度為29μm，其中聚酰亞胺薄膜厚度為25μm，單面鋁膜厚度為2μm，雙面鍍鋁聚酰亞胺薄膜的表面發射率為0.022。

本實施步驟一中阻燃型超細玻璃纖維紙的厚度為60μm，該阻燃型超細玻璃纖維紙阻燃、導熱系數低、均勻度好、接觸熱阻大、抗拉強度高、克重低、工作溫度范圍廣(-269℃～500℃)

本實施步驟六中復合膜的表面發射率為0.85，表面太陽吸收率為0.36。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。