[發明專利]一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011329563.7
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112415644B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 強新發;巴志新;張保森;巨佳;李旋
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08;G02B1/10;C04B41/89
• 代理公司: 南京燦爛知識產權代理有限公司 32356
• 代理人: 吳亞

1.一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法，其特征在于：超輕量化C/C-SiC空間反射鏡包括C/C復合材料、包埋于C/C復合材料表面的SiC梯度過渡層，以及設置在SiC梯度過渡層表面的石墨烯-SiCNWs多維雜化增強CVD-SiC涂層；所述SiC梯度過渡層簡寫為PC-SiC，所述石墨烯-SiCNWs多維雜化增強CVD-SiC涂層簡寫為G-SiCNWs-SiC，所述石墨烯簡寫為G，所述SiCNWs為SiC納米線；

超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法包括以下步驟：

S1、包埋法可控制備SiC梯度過渡層：

將C/C復合材料的試樣埋入混合粉體中，混合粉體包括C粉、Si粉、促滲劑和二茂鐵改性劑；C粉和Si粉的質量比為（2~3）:1，促滲劑在混合粉體中占質量比5~10%，二茂鐵改性劑在混合粉體中占質量比5~10%；包埋后，于2100-2300℃的溫度加熱反應2-3h，獲得組織結構均勻的SiC梯度過渡層，即PC-SiC；

S2、在PC-SiC表面可控制備G-SiCNWs：

將PC-SiC放置于CVD爐內反應區，抽真空后再通入H₂和Ar，當反應區溫度到達沉積溫度1000-1200℃時，打開載氣H₂，在裝有CH₃SiCl₃的鼓泡瓶中通入H₂，將CH₃SiCl₃帶入爐內，調節爐內壓力和氣流量，沉積壓力2000-5000Pa、沉積時間1-4h；CH₃SiCl₃中C、Si摩爾比為1：1；反應后，在PC-SiC表面生成G-SiCNWs多維雜化增強體；

S3、G-SiCNWs增強CVD-SiC鏡面涂層，即G-SiCNWs-SiC的制備：

在不取出試樣的狀態下，在CVD爐內直接調整CH₃SiCl₃-H₂-Ar反應體系的工藝參數，進行CVD-SiC涂層沉積，獲得G-SiCNWs增韌CVD-SiC光學涂層，即G-SiCNWs-SiC；獲得G-SiCNWs增韌CVD-SiC空間反射鏡；

S4、將上述G-SiCNWs增韌CVD-SiC空間反射鏡經光學加工后，獲得超輕量化C/C-SiC空間反射鏡。

2.根據權利要求1所述的一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法，其特征在于：所述SiC梯度過渡層中的硅元素含量由C/C復合材料內部到G-SiCNWs-SiC外表面逐漸增多。

3.根據權利要求1所述的一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法，其特征在于：所述促滲劑包括Al₂O₃、B₂O₃或MgO。

4.根據權利要求1所述的一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法，其特征在于：S2中，氣流量為CH₃SiCl₃和H₂的摩爾比為1：（1~4）。

5.根據權利要求1所述的一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法，其特征在于：S3中，工藝參數包括：沉積溫度：1000~1150度；沉積時間4~6小時；沉積壓力：1000~5000Pa；氣體流量：載氣氫氣：50~150mL/min；反應氫氣：2~4 L/min；稀釋氬氣：1~2L/min；CH₃SiCl₃：5-10 g/min。

6.根據權利要求1所述的一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡的制備方法獲得的空間反射鏡在空間光學遙感系統中的應用。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于：所述空間光學遙感系統包括空間望遠鏡或遙感偵查相機。