[發(fā)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

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• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112415644B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設計）人: 強新發(fā);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

本發(fā)明公開了一種超輕量化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。本發(fā)明還公開了一種超輕量化C/C?SiC空間反射鏡的制備方法的應用。本發(fā)明在超輕C/C復合材料表面制備PC?SiC過渡涂層，降低由于鏡面CVD?SiC涂層與C/C基體熱膨脹失配產生的熱應力，還通過一步CVD法在包埋SiC涂層表面生長石墨烯纏繞SiC納米線增強體，即改善了SiCNWs與CVD?SiC基體之間的界面結合，又借助了石墨烯優(yōu)異的力學性能提高了單一SiCNWs增強CVD?SiC光學涂層的效果。

技術領域

本發(fā)明涉及一種超輕量化C/C-SiC空間反射鏡及其制備方法和應用，屬于化學材料技術領域。

背景技術

空間相機作為空間飛行器的“眼睛”，在航空航天領域具有重要意義，世界各國在此領域也展開了激烈的競爭。

而且隨著空間應用技術的發(fā)展，對發(fā)射載重以及空間相機的分辨率提出了越來越高的要求。為了進一步降低發(fā)射成本和提高空間相機的分辨率，新型的光學反射鏡逐漸向大口徑、輕量化的方向發(fā)展。

空間光學遙感系統(tǒng)如空間望遠鏡、遙感偵查相機等，無論是在對地觀測還是太空探測等領域都具有重要的科學和軍事意義，是當前國際空間技術研究的重點之一，也是綜合國力的重要體現(xiàn)。隨著對探測精度的要求不斷提高，空間光學遙感系統(tǒng)的分辨率需求也越來越高。

自1609年伽利略發(fā)明天文望遠鏡以來，光學系統(tǒng)觀測能力的不斷提升，離不開一個關鍵，即反射鏡口徑。對于反射鏡口徑為D的光學成像系統(tǒng)，其角分辨力α＝1.22λ/D。可以看出，反射鏡口徑越大，光學望遠鏡的分辨率和精度就越高，尤其是針對運動目標。因此，對更大口徑反射鏡的需求是無止境的，也是國際競爭的焦點。但是，隨著反射鏡口徑的增大，其自重大幅度增加，發(fā)射成本也隨之加大；同時由環(huán)境溫度變化引起的變形趨勢也愈加嚴重，這種變形達到微米級就會造成圖像變形或成像失敗。由此可見，若通過加大反射鏡口徑來提高空間光學遙感系統(tǒng)的分辨率，那么對反射鏡的輕量化和穩(wěn)定性要求也變得更加苛刻。

反射鏡作為上述空間光學系統(tǒng)中的關鍵部件，必須滿足輕質、高比剛度以及良好的熱穩(wěn)定性等要求。目前，單一的光學玻璃、金屬、SiC陶瓷作為傳統(tǒng)的反射鏡材料由于性能的限制已經難以同時滿足大口徑超輕量化以及穩(wěn)定性的要求，因此開發(fā)滿足反射鏡發(fā)展需求、具有優(yōu)異綜合性能的新材料成為了空間光學遙感系統(tǒng)研究的重點。

反射鏡材料發(fā)展至今，已經從單一的玻璃、金屬和SiC陶瓷轉向了碳纖維復合材料。碳纖維復合材料具有輕質、高比強、高比模量、低熱膨脹系數(shù)，以及良好的性能可設計性，已經成為下一代空間望遠鏡鏡面材料的首選。