[發明專利]用于太陽模擬器的平面光源及其制造方法

在審

• 申請號: 201610104124.3
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105744688A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 劉宇明;趙春晴;張凱;李蔓;沈自才;劉向鵬
• 申請（專利權）人: 北京衛星環境工程研究所
• 主分類號: H05B33/12
• 分類號: H05B33/12;H05B33/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于航天器空間環境模擬試驗技術領域，具體而言，本發明涉及一種太陽模擬器光源及制造該光源的方法。

背景技術

太陽模擬器是模擬空間太陽輻照環境的設備，主要用于航天器的熱平衡試驗、熱控涂層特性試驗和材料的老化試驗，熱平衡試驗是航天器研制過程中的重要環節之一，其中，太陽模擬器在航天器熱平衡試驗中發揮重要作用，是航天器研制中的重要基礎設施。而太陽模擬器最重要功能就是實現平面均勻太陽模擬光源。均勻性是太陽模擬器最重要的指標之一。目前太陽模擬器主要是由氙燈作為光源，和光學系統組成的。光學系統的主要作用之一就是將光源發出的散射光變為平行光，形成均勻的平行光，再照射到試驗對象上。該技術對光路要求高，不易加工，技術難度大，國內制備技術還無法達到應用要求。

碳納米管是理想的黑體，在通電條件下碳納米管溫度可以瞬間升高至2000K以上，并發射出強光。2002年，Jiang等人首次發現可以從超順的碳納米管陣列中抽出碳納米管絲(Nature，419(2002):801)。目前利用超順碳納米管中抽出碳納米管絲技術已經成熟(中國科學:物理學力學天文學2011年第41卷第4期:390-403)。利用CVD方法生長超順碳納米管陣列，然后將陣列的一個邊粘在圓棒上，將圓棒遠離陣列，即可將碳納米管從陣列中拔出，由于碳納米管絲數量達，宏觀上形成碳納米管膜。參見圖1。圖1為現有技術中由超順碳納米管陣列中抽出的碳納米管膜。

此外，碳納米管紙等其他方法制備的碳納米管膜亦可以應用于光源的制備。

研究表明，碳納米管是理想的黑體材料(NanoLett.,2008,8,446-451；PNAS,2009,106,6044-6047)，具有極高的熱輻射率。碳納米管在通電情況下會發射光(Nature，419(2002):801)。這說明在真空條件下，碳納米管電阻熱主要以熱輻射的形式輻射出去。由于碳納米管在高溫下仍能保持穩定，因此，可以利用碳納米管作為太陽模擬器，模擬太陽的熱輻射。該技術具有結構簡單，易于實施，輻射強度可調，輻射能量密度均勻等優點。對于發展我國空間環境模擬設備技術水平有著極大的作用。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種新的太陽模擬器平面光源。該平面光源利用碳納米管材料在通電狀態下的發光特性，作為太陽模擬器的平面光源，從而靈活地實現了太陽模擬器平面光源的大尺寸要求，同時也能很好地解決平面光源的均勻性問題。

此外，本發明也提出了一種上述太陽模擬器平面光源的制造方法，該方法簡單易行，能夠制備出高均勻性的太陽模擬器平面光源。同時，本發明也提出了一種碳納米管膜在太陽能模擬器平面光源中的應用。

本發明采用了如下的技術方案：

一種太陽模擬器平面光源，包括上下平行設置的正電極和負電極以及張緊設置在兩者之間的碳納米管膜，碳納米管膜由超順序碳納米管陣列經抽絲方法拉出并通過多層拼接和疊加的方法獲得，碳納米管膜的面積為10cm×2cm以上。

其中，正電極和負電極的兩端分別通過絕緣件固定設置在支架上。

其中，正電極和負電極分別與電源進行電連接。

其中，正電極和負電極的形狀為圓環形，使得平面光源形成圓柱狀。

其中，正電極和負電極的形狀為線形，使得平面光源形成長方形。

其中，平面光源面積與其和試驗樣件的距離以及試驗樣件大小有關，要使得試驗樣件到平面光源的張角大于40°。

一種太陽模擬器平面光源的制造方法，包括如下步驟：

1)制備碳納米管薄膜；

2)根據需要的平面光源面積，利用多層拼接和疊加的方法，獲得大面積的碳納米管膜；

3)利用上下兩個電極夾夾住碳納米管膜兩端，使碳納米管膜夾緊在兩電極夾之間，兩電極夾分別與電源電連接從而得到平面光源。

其中，兩電極夾為圓環形，以使平面光源為圓柱狀。

其中，大面積是指碳納米管膜的面積為10cm×2cm以上。

在步驟1)中，將超順序碳納米管陣列，利用抽絲方法，直接拉出碳納米管膜。

其中，平面光源面積與其和試驗樣件的距離以及試驗樣件大小有關，要使得試驗樣件到平面光源的張角大于40°。

一種碳納米管膜在太陽模擬器平面光源中的應用，將碳納米管張緊設置在兩電極之間并作為太陽模擬器中的發光光源。

其中，平面光源面積與其和試驗樣件的距離以及試驗樣件大小有關，要使得試驗樣件到平面光源的張角大于40°。