[發明專利]氯化石墨烯材料、制備方法及隱身空間太陽電池

在審

• 申請號: 202111585534.1
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114256631A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 徐建明;鄭通;馬寧華;蔣帥;陳國鈴;宋琳琳;楊瑰婷;顧偉偉
• 申請（專利權）人: 上?？臻g電源研究所
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00;H01L31/0216;C01B32/194;C01B32/186
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈藝璇;賈慧琴

本發明公開了一種氯化石墨烯材料、制備方法及隱身空間太陽電池，制備方法包括：將金屬薄膜放置于MOCVD系統腔體的靶臺上，抽真空至＜10^?4Torr；通入氫氣和氬氣，氣體流量50sccm?100sccm，靶臺溫度800℃?1100℃；停止通入氫氣和氬氣，通入甲烷，氣體流量25sccm?50sccm，反應時間0.5h?3h；停止通入甲烷，在可見光照射下，通入氯氣，氣體流量30sccm?70sccm，靶臺溫度550℃?750℃，反應時間0.5h?2h；停止通入氯氣，以5℃/s?20℃/s的速率降溫至室溫，獲得所述的氯化石墨烯材料。該方法制備的材料寬光譜透明度高、面密度低、吸波性能好、環境適應性強。

技術領域

本發明屬于電磁波吸收材料領域，具體涉及氯化石墨烯材料、制備方法及隱身空間太陽電池。

背景技術

隨著包括衛星在內的空間飛行器的廣泛應用和其在國防、經濟、科技等領域的巨大作用，空間飛行器的安全保障和生存能力面臨日趨嚴峻的挑戰。其中空間飛行器的雷達可探測性成為其在軌任務期安全與生存面臨的重要威脅之一。例如，對于典型衛星而言，其太陽電池陣展開后所占面積達整體面積的80％以上，成為主要的雷達散射截面，并且太陽電池陣展開后的平面結構也是雷達偵測的絕佳目標。因此太陽電池陣隱身技術成為空間飛行器隱身技術的重要組成部分，也是在面臨外部威脅時保障飛行器安全的重要前提之一。

現有的傳統微波吸收技術材料通常為不透明材料，此材料雖然吸波效率較高，能夠通過有效減小雷達散射截面來為一般設備提供微波隱身性能。然而，由于傳統材料的不透明性，其無法在為太陽電池提供吸波能力的同時保持電池陣的供電能力，因此無法適用于空間太陽電池陣。而目前已有的可透光微波屏蔽材料技術通常采用導電氧化物材料或基于導電氧化物材料的表面結構化薄膜，此類薄膜較為成熟的應用為透明-微波反射屏蔽薄膜，即通過反射來屏蔽微波，但反射屏蔽材料無法應用于雷達隱身技術。而通過阻抗匹配或多層膜結構等技術調制的透明-吸波導電氧化物或類似的功能材料薄膜通常能夠在一定程度上滿足透明吸波等技術要求，但通常用于地面通訊器件或飛機座艙玻璃等領域。

現有技術提供的技術方法與裝置在一定程度上滿足了可見光波段透明與微波波段吸收屏蔽的效果，具有應用價值。但對于空間太陽電池陣而言，上述材料仍然存在透明度相對較低且面密度較大的問題。這些問題一方面會導致電池陣與空間太陽光譜失配，電池效率下降可達35％以上；另一方面，其在太陽電池陣上封裝困難、重量大，空間可靠性較低且嚴重影響空間飛行器的有效載荷。另外其存在針對特定微波波段調節困難、靈活度低等問題。

因此迫切需要尋找寬光譜透明度高、面密度低、吸波性能好、環境適應性強的適用于空間太陽電池陣的隱身材料與技術。

發明內容

本發明的目的是解決現有的透明吸收屏蔽介質技術中，材料透明度較低、面密度與重量較大、無法滿足大面積空間太陽電池工況下使用的問題。

為了達到上述目的，本發明提供了一種氯化石墨烯材料的制備方法，包括：

將金屬薄膜放置于MOCVD系統腔體的靶臺上，抽真空至＜10^-4Torr；

通入氫氣和氬氣，氣體流量50sccm-100sccm，靶臺溫度800℃-1100℃；

停止通入氫氣和氬氣，通入甲烷，氣體流量25sccm-50sccm，反應時間0.5h-3h；

停止通入甲烷，在可見光照射下，通入氯氣，氣體流量30sccm-70sccm，靶臺溫度550℃-750℃，反應時間0.5h-2h；

停止通入氯氣，以5℃/s-20℃/s的速率降溫至室溫，獲得所述的氯化石墨烯材料。

可選地，將所述的金屬薄膜放置于所述靶臺之前，包含在所述的金屬薄膜上加工微結構的步驟。

可選地，包含后處理步驟：對所述的氯化石墨烯材料進行去膠、酸洗、剝離。