[发明专利]一种热电防护一体化薄膜结构

说明书

本发明属于卫星天线技术领域，涉及一种热电防护一体化薄膜结构。所述薄膜由依次位于天线基底上的过渡层、导电层、热控层和防护层组成，过渡层的材料为Cr或Ti；导电层的材料为Au、Ag、Cu或Al；热控层的材料为氧化硅或氧化铝；防护层的材料为Ge。本发明所述薄膜实现了热电防护一体化，有效的增强天线微波传输能力，并实现一定范围的温度控制，实现对空间环境和静电的防护。

技术领域

本发明属于卫星天线技术领域，涉及一种热电防护一体化薄膜结构。

背景技术

天线作为卫星的重要载荷，已朝着轻量化、高精度的方向发展。轻量化要求天线必须采用复合材料制造；高精度要求天线的加工精度高，天线在轨工作温度温差小。但复合材料导电性较差，且各向异性，要求必须对天线做金属化处理；天线在轨工作过程中，会经历高低温交变和空间环境辐照，因此需要对天线做适当的保护措施。

目前，通过在复合材料表面镀制金属薄膜Al或Ag改善天线的导电性，通过在天线表面包覆太阳屏，实现温度控制和环境防护。由于太阳屏柔性薄膜幅宽固定导致大口径天线表面包覆拼接难度大，且接地可靠性低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热电防护一体化薄膜结构，所述薄膜可实现天线的微波传输、吸收发射比调制、防静电和空间环境防护。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种热电防护一体化薄膜结构，所述薄膜由依次位于天线基底上的过渡层、导电层、热控层和防护层组成。

所述过渡层的材料为Cr或Ti；过渡层能够有效的连接天线基底和薄膜，防止膜层剥落。

优选的，过渡层的厚度根据导电层的厚度可做适当调整：当导电层的厚度较大时，过渡层也比较厚，反之亦然。过渡层的厚度调节范围为80～120nm。

所述导电层的材料为Au、Ag、Cu或Al。

优选的，导电层的厚度大于等于相应传输波段下的导电层材料趋肤深度的2倍。

所述热控层的材料为氧化硅或氧化铝。

所述防护层的材料为Ge。为了防静电及空间环境对天线的损害，在热控层表面镀制Ge防护层，Ge具有微波透明、弱导电性和原子氧防护功能，能满足天线空间环境防护需求。同时，Ge防护层具有红外透明特性，不影响介质膜层对发射率的调制作用；此外，Ge防护层能起到静电防护作用，且通过和热控层的配合，能在较大的范围内调制吸收发射比。

优选的，所述热控层的厚度是根据热控层材料的发射率的调制要求设计。选择具有微波透明性能的介质膜氧化硅或氧化铝，通过介质膜的厚度调整发射率；所述防护层的厚度根据防护层材料的吸收率的调制要求设计，通过防护层的厚度调整吸收率，从而达到调整吸收发射比，控制温度的目的。如何根据发射率和吸收率设计材料的厚度为本领域的常规选择。

优选的，所述防护层的厚度为几十纳米量级，其厚度根据防护层材料的吸收率的调制要求设计。

优选的，所述防护层的厚度为20～50nm。

一种热电防护一体化薄膜的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)天线基底表面清洗：根据天线基底复合材料结构，可通过超声方法清洗，也可以采用棉布蘸丙酮和乙醇对表面多遍擦洗，直到棉布颜色不再发生变化为止，得到清洁的天线基底；以满足热电防护一体化薄膜制备需求。

(2)过渡层制备：选择能和天线基底复合材料有效结合，也能和导电层材料有效结合的材料Cr、Ti等金属材料作为过渡层材料，以电弧离子镀技术在清洁的天线基底表面镀制过渡层。