[發明專利]一種耐高溫型熱控薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201811622077.7
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN111378278B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 孫輝;王君;范德松
• 申請（專利權）人: 南京理工大學;南京理工大學連云港研究院
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08K7/26;C08J7/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開一種耐高溫型熱控薄膜，薄膜自上而下為功能材料層和鏡面反射層，且所述功能材料層為摻雜微球的透明聚酰亞胺薄膜，鏡面反射層為銀層。該薄膜通過下面步驟制得，首先將微球均勻混合于前驅體溶液中高溫亞胺化，順序升溫得到摻雜微球的透明聚酰亞胺薄膜；再將得到聚酰亞胺薄膜表面鍍銀，得到耐高溫型熱控薄膜。本發明的熱控薄膜制備方式操作簡單，重復性高，易于規模化生產。本發明制備的熱控薄膜具有輕薄、柔韌性強、機械強度高和耐熱性能良好等優點，克服了一般熱控涂層柔韌性差及易老化的缺點。本發明制備的涂層可適用于系統與設備溫度的熱控制與熱管理，特別適用于航天器熱控系統，或者特殊的環境。

技術領域

本發明涉及一種耐高溫型熱控薄膜及其制備方法，屬于航天熱控技術領域。

背景技術

目前，衛星平臺、太空站等設備為控制工作溫度，大多采用熱管及輻射器等設備加強散熱，實現整體的溫度平衡，而輻射散熱器一般需要具備太陽光譜的低吸收率和自身的高發射率。此外，太空的極端溫度環境、高能輻射粒子等因素對輻射器的穩定性和耐久性也是一個持續的考驗。聚酰亞胺薄膜具有優秀的機械強度、光學性能、絕緣性能和較強的耐化學和輻射性能，在航空航天材料、電致變色材料和防腐涂層等領域有著廣闊的應用前景。與傳統ZnO熱控涂層相比，聚酰亞胺薄膜不僅具有較高的耐候性，且材質輕薄、柔韌性強，大量使用于衛星設備，能夠大大降低發射成本。但傳統聚酰亞胺薄膜由于其黃色性質而導致高太陽吸收率，而新型含氟聚酰亞胺透明薄膜(FPI)實現了太陽吸收率的最小化，但紅外發射率也隨之降低，比如參考文獻1(Xiao T,Fan X,Fan D,et al.High thermal conductivityand low absorptivity/emissivity properties of transparent fluorinatedpolyimide films[J].Polymer Bulletin,2017,74(11):1-15.)分別制備了四種聚酰亞胺薄膜，太陽吸收率分別為0.36,0.13,0.06和0.04，而紅外發射率為0.84,0.76,0.69和0.60，無法實現低吸收高發射型薄膜的統一。而參考文獻2(Zhai Y,Ma Y,David S N,etal.Scalable-manufactured randomized glass-polymer hybrid metamaterial fordaytime radiative cooling.[J].Science,2017,355(6329):1062.)將二氧化硅微球與聚甲基戊烯結合，并覆蓋一層200nm的銀膜，最終達到太陽反射率大于0.96，8～13μm波段的發射率大于0.93，平均輻射冷卻功率在110W/m²，但受其材料本身影響，僅適用于近地面，無法為航天熱控領域服務。本發明申請是以透明含氟聚酰亞胺薄膜為基礎，通過添加適量二氧化硅微球和表面鍍銀的方式，在提高薄膜發射率的同時，保證低太陽吸收率，且具備熱穩定性的特點。

發明內容

本發明目的在于提供一種耐高溫型熱控薄膜及其制備方法。

實現本發明目的提供技術方案如下：

一種耐高溫型熱控薄膜，該薄膜自上而下為功能材料層和鏡面反射層，且所述功能材料層為摻雜微球的透明聚酰亞胺薄膜，鏡面反射層為銀層。

進一步的，微球，為直徑為7.53μm的二氧化硅微球，含量在2％～6％之間。

進一步的，薄膜的厚度在100μm～150μm之間。

進一步的，銀層的厚度為200nm，且保證表面平整。

提供一種耐高溫型熱控薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將微球均勻混合于前驅體溶液中高溫亞胺化，順序升溫得到摻雜微球的透明聚酰亞胺薄膜；

步驟2，將得到聚酰亞胺薄膜表面鍍銀，得到耐高溫型熱控薄膜。