[發(fā)明專利]一種可變散熱器及其制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810188327.0
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN101458050A
• 公開（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設計）人: 陳學康;曹生珠;吳敢;楊建平;王瑞;尚凱文
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: F28F27/00
• 分類號: F28F27/00;C23C30/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 張利萍

技術領域

本發(fā)明涉及一種可變散熱器及其制作方法，屬于航天器熱控制技術領域。

背景技術

傳統(tǒng)的散熱器是由高發(fā)射率金屬材料制成的片狀結構，其散熱能力是恒定的。隨著多任務和可變軌航天器技術的發(fā)展，航天器要處于天體陰影很長時間，這時由于散熱器能力恒定不可調節(jié)，使得航天器內部熱量大量散失，以至于需要消耗航天器內寶貴的能源進行加熱以保證內部適宜的工作溫度，因而遠不能滿足航天器發(fā)展的要求。隨著航天器多任務化和任務實時化發(fā)展，迫切需求散熱器等具備主動調節(jié)控制能力。

本發(fā)明的可變散熱器為“三明治”結構，采用20-100V左右的靜電電壓控制，其工作原理是在壓電陶瓷兩面施加一定電場，產(chǎn)生逆壓電效應使壓電陶瓷收縮和膨脹，而和壓電陶瓷粘在一起的散熱片由于長度沒有發(fā)生變化而導致兩個粘接層整體拱起，從而可以有與基片接觸和斷開兩種狀態(tài)，由于在空間中是真空，因此基片與散熱片之間的熱交換就可以從熱傳導轉換為熱輻射，后者的換熱能力遠小于前者，尤其加了紅外高反射層時，幾乎可以忽略，從而就實現(xiàn)了散熱和保溫兩種功能。本發(fā)明可以根據(jù)航天器熱控需求主動調整散熱器的散熱能力，具有散熱和保溫兩種工作狀態(tài)，而且散熱能力連續(xù)可變，使航天器能夠適應復雜多變的熱環(huán)境，從而可以大大提高航天器的可靠性和適存性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種可變散熱器及其制作方法，解決傳統(tǒng)散熱器不能根據(jù)航天器實際所處的熱環(huán)境進行散熱能力調節(jié)的問題。

本發(fā)明的目的是由以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種可變散熱器，包括導熱基片、散熱片和驅動片；導熱基片、散熱片和驅動片均為尺寸相同的片狀結構，導熱基片是整個器件的基底，導熱基片一面鍍制紅外高反射薄膜，驅動片一面鍍制紅外高反射率射膜，散熱片一面鍍制一層紅外高發(fā)射率薄膜；散熱片無膜一面與驅動片無紅外高反射膜層的上表面粘接在一起形成一個復合體，復合體驅動片面四角與導熱基片有鍍膜的一面粘接固定，形成三明治結構，四角粘接區(qū)域接出電極引線。其中，導熱基片采用氧化鋁、氮化鋁或氧化鈹中的任意一種材料，導熱基片上表面鍍制的紅外高反射薄膜為鋁、銀或金的任意一種，驅動片采用兩面帶銀電極的壓電陶瓷，驅動片表面鍍制的紅外高反射率薄膜為鋁、銀或金的任意一種；散熱片采用具備較高彈性和較高導熱率的石英玻璃、不銹鋼或摻鈰玻璃中的任意一種，散熱片上鍍制紅外高發(fā)射率薄膜是黑鎳、二氧化硅中的任意一種；

本發(fā)明的一種可變散熱器制作方法，其步驟如下：

步驟一，在長度30mm-100mm、寬度30mm-100mm、厚度在0.5mm-5mm間的基片上，對上表面進行研磨加工，使其不平度在0.1um-1um；其中基片為氧化鋁、氮化鋁或氧化鈹中的任意一種；

步驟二，在步驟一加工好的上表面上沉積一層厚度為10nm-50nm的紅外高反射薄膜，然后在上面沉積一層10nm-50nm厚的透明導熱電絕緣薄膜，其中紅外高反射薄膜可以是鋁、銀或金的任意一種，透明導熱電絕緣薄膜可以用二氧化硅，此時就完成了導熱基片的制作；

步驟三，制備與基底同樣大小、厚度在0.1mm-1mm間的壓電陶瓷片，壓電陶瓷片兩面燒制銀電極并極化，要求壓電陶瓷片的機電耦合系數(shù)大于2×10^-10C/N，居里溫度在300攝氏度以上；

步驟四，在步驟三制備的壓電陶瓷下電極上沉積一層10nm-50nm的紅外高反射薄膜，其中紅外高反射薄膜可以是鋁、銀或金的任意一種，該部件為驅動片；

步驟五，散熱片采用具備較高彈性和較高導熱率的材料制備成與基底同樣大小、厚度在0.1mm-1mm間的片狀結構，散熱片采用石英玻璃、不銹鋼或摻鈰玻璃中的任意一種；

步驟六，在步驟五制備的片狀結構上表面沉積一層100nm-200nm的紅外高發(fā)射率薄膜，薄膜材料可以是黑鎳、二氧化硅中的任意一種，這樣就完成了散熱片的制備；

步驟七，將步驟四制備的驅動片未鍍膜面與步驟六制備的散熱片未鍍膜面采用耐高低溫膠粘接起來，要求粘接和固化過程中一直施加均勻的壓力并在50-200攝氏度的溫度下進行保溫1-3小時，以減小應力變形；

步驟八，將驅動片和散熱片復合體的驅動片面的四角采用耐高低溫膠固定到步驟二完成的導熱基底上面，四角粘接面積均為1-5平方毫米，要求粘接和固化過程中一直施加均勻的壓力并在50-200攝氏度的溫度下進行保溫1-3小時，以減小應力變形；

步驟九，在壓電陶瓷片四角粘接區(qū)域接出電極引線，用以引入驅動電壓，這樣就完成了散熱能力可變的散熱器的制作。