一种智能热控涂层及其应用的制作方法

本发明涉及航天器热控，具体而言，涉及一种智能热控涂层及其应用。

背景技术：

1、由于宇宙空间高真空度的环境特点，航天器与外部环境的热交换主要靠辐射的方式进行，在航天领域中，通常利用材料表面热辐射性能等热光学特性来实现控制温度的目的。对于航天器而言，所有的外表面均为热控涂层材料，根据航天器所处的空间环境特点来选取适用的热控涂层，是实现对航天器内外换热量进行控制的常用手段。

2、对于航天器的外表面，其所处的空间热环境包括太阳辐照、地球反照、地球红外辐射热流，因此，在进行航天器外表面的热控涂层的选择时，应关注到太阳吸收比和红外发射率这两个最重要的性能参数，前者决定了航天器外表面对太阳辐射这类主要空间热流的吸收量，后者决定了航天器外表面对地球红外辐射热流的吸收量和向空间环境进行辐射散热的能力。据此，按照使用性能进行分类，航天器上热控涂层分为高发射率热控涂层、低发射率热控涂层、低吸收率高发射率热控涂层。

3、对航天器外表面热控涂层进行选取时，考虑到其上承载设备的散热需求，往往选用低吸收率高发射率热控涂层，如热控白漆、二次表面镜等。这类材料表面热光学特性较为稳定，虽然其具有优秀的散热特性，但是复杂多变的空间环境对航天器造成的剧烈温度波动也会在其温度偏低时需求大量的电加热功率进行温度补偿。探索应对高温、低温环境时自适应性较强的智能涂层一直是航天热控技术领域发展的重点突破方向。

4、图1所示为传统形式的玻璃型二次表面镜；图中，透明面层1对红外线有较强吸收，同时其具有较高的红外发射率，通常采用石英玻璃或掺铈的石英玻璃作为面层，该面为面向空间侧；金属薄层2附着在透明面层1上，具有较低太阳吸收比，通常采用铝或银等材料，该面为与航天器结构贴合的一侧。

5、当前广为人知的智能涂层分为三类：微型百叶窗、电致变色主动热控涂层、热致变色效应引起的发射率可调涂层。其中，微型百叶窗热控涂层加工难度高，电致变色主动热控涂层需要消耗能源且占用航天器上紧缺的电路控制通道资源，热致变色效应引起的发射率可调涂层虽然具有可靠性高、对规模化生产适应性强的优点，但是也具有发射率可调整范围十分有限的缺点。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了解决航天器热控涂层无法兼备高辐射散热能力和较好的温度稳定能力这两点特性的难题，本发明提供了一种智能热控涂层及其应用，在解决上述难题的同时，该涂层还具有可靠性强、在航天领域工程应用范围广的特点，相较于传统形式智能热控涂层有效避免了额外进行能源消耗或功能受限的弊端。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面，涉及一种智能热控涂层，包括与基体连接的非面向空间面和与所述非面向空间面连接的面向空间面，所述面向空间面与开放空间相连接；

4、所述面向空间面为透明面层；

5、所述非面向空间面为相变导热材料层，所述相变导热材料层包括基体和所述基体内的若干腔体，所述腔体内设置有相变材料。

6、所述的智能热控涂层，基于玻璃型二次表面镜设计得到，该热控涂层同时兼备高辐射散热能力和较好的温度稳定能力，还具有工艺简单、可靠性高、航天领域工程应用范围广的特点，相较于传统形式智能热控涂层有效避免了额外进行能源消耗或功能受限的弊端。

7、本发明的另一个方面，还涉及所述的智能热控涂层在制备航天器中的应用。

8、本发明的另一个方面，还涉及一种航天器，所述航天器包括航天器本体以及设置在所述航天器本体的外表面的所述的智能热控涂层；所述智能热控涂层的非面向空间面与所述航天器本体连接。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

10、本发明提供的智能热控涂层，在二次表面镜的非面向空间面复合一层相变导热材料层，在性能上可以保证优秀的散热特性，同时避免空间外热流变化对航天器的直接影响，以降低航天器温度波动的剧烈程度；在工艺实现和工程应用方面不仅具有较高的可靠性，对规模化生产和实施也具有较高的适应性。

技术特征：

1.一种智能热控涂层，其特征在于，所述智能热控涂层包括与基体连接的非面向空间面和与所述非面向空间面连接的面向空间面，所述面向空间面与开放空间相连接；

2.根据权利要求1所述的智能热控涂层，其特征在于，所述相变导热材料层与所述透明面层相接触的一侧表面为经过抛光的金属面。

3.根据权利要求1所述的智能热控涂层，其特征在于，所述透明面层的厚度为0.1～0.2mm；

4.根据权利要求1所述的智能热控涂层，其特征在于，包括以下技术特征中的至少一个：

5.根据权利要求1所述的智能热控涂层，其特征在于，所述透明面层的材质包括：玻璃；

6.根据权利要求1所述的智能热控涂层，其特征在于，所述相变材料的熔点为0～20℃。

7.根据权利要求1所述的智能热控涂层，其特征在于，所述相变材料包括：正十五烷和/或正十六烷。

8.如权利要求1～7任一项所述的智能热控涂层在制备航天器中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的智能热控涂层用于制备所述航天器的外表面。

10.一种航天器，其特征在于，所述航天器包括航天器本体以及设置在所述航天器本体的外表面的如权利要求1～7任一项所述的智能热控涂层；所述智能热控涂层的非面向空间面与所述航天器本体连接。

技术总结本发明涉及航天器热控技术领域，具体而言，涉及一种智能热控涂层及其应用。所述的智能热控涂层包括与基体连接的非面向空间面和与所述非面向空间面连接的面向空间面，所述面向空间面与开放空间相连接；所述面向空间面为透明面层；所述非面向空间面为相变导热材料层，所述相变导热材料层包括基体和所述基体内的若干腔体，所述腔体内设置有相变材料。所述的智能热控涂层，基于玻璃型二次表面镜设计得到，该热控涂层同时兼备高辐射散热能力和较好的温度稳定能力，还具有工艺简单、可靠性高、航天领域工程应用范围广的特点，相较于传统形式智能热控涂层有效避免了额外进行能源消耗或功能受限的弊端。技术研发人员：隋愿愿,张雅彬,常正勇,王宇宁,黄洪州,孟怡楠受保护的技术使用者：北京钧天航宇技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2