[发明专利]一种航天器太阳帆加工方法及太阳帆

说明书

本发明涉及一种航天器太阳帆加工方法及太阳帆，包括以下步骤：在硅片上旋涂底层，然后在底层上旋涂柔性基底薄膜；使用光刻工艺在柔性基底薄膜上形成第一沉积区，在第一沉积区内沉积薄膜电极；对完成薄膜电极沉积后的整体结构使用光刻工艺形成第二沉积区，然后在第二沉积区沉积合金梁，合金梁沉积在相邻两个薄膜电极之间；使用光刻工艺在合金梁上形成第三沉积区，在第三沉积区沉积反射梁，去除合金梁和柔性基底薄膜、薄膜电极之间因光刻工艺残留的光刻胶和牺牲层，将柔性基底薄膜从底层上剥离，以使得柔性基底薄膜产生残余应力，采用本发明的加工方法加工出的太阳帆抗弯刚度高，省去了支撑机构。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种航天器太阳帆加工方法及太阳帆。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

太阳帆是航天器利用光压实现航天推进的关键设备，太阳帆系统的面质比越高，其可获得的光压加速度越大，太阳帆光压推进技术在长周期、远距离的深空探测领域应用前景广阔。虽然太阳光压为太阳帆提供的推力较小，但在太空环境下该推力仍可为太阳帆提供足够的加速度以满足深空探测需求。

研究表明，在航天器本体质量一定的情况下，太阳帆有效反射面积越大，质量越低，即面质比越大，太阳帆航天器可获得的光压加速度就越大。然而，大面积的太阳帆薄膜抗弯刚度小，可控重构能力差，现有研究往往通过采用附属支撑机构，实现太阳帆的刚度增强，保障其可靠地展开与构型保持。但支撑机构往往比太阳帆薄膜本身更笨重，极大限制了太阳帆系统面质比的提高，进而限制了太阳帆航天器的加速度的增大，影响太阳帆系统的深空探测能力。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种航天器太阳帆加工方法，避免了使用附属支撑结构来增强太阳帆的刚度。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种航天器太阳帆加工方法，包括以下步骤：

在硅片上旋涂底层，然后在底层上旋涂柔性基底薄膜；

使用光刻工艺在柔性基底薄膜上形成第一沉积区，在第一沉积区内沉积薄膜电极；

对完成薄膜电极沉积后的整体结构使用光刻工艺形成第二沉积区，然后在第二沉积区沉积合金梁，合金梁沉积在相邻两个薄膜电极之间；

使用光刻工艺在合金梁上形成第三沉积区，在第三沉积区沉积反射梁。

去除合金梁和柔性基底薄膜、薄膜电极之间因光刻工艺残留的光刻胶和牺牲层，将柔性基底薄膜从底层上剥离，以使得柔性基底薄膜产生残余应力。

可选的，所述柔性基底薄膜采用聚酰亚胺薄膜。

可选的，所述薄膜电极采用受热膨胀金属材料，优选的采用金属铝。

可选的，在柔性基底薄膜上旋涂光刻胶，进行光刻，曝光显影后形成第一沉积区，薄膜电极沉积完成后，去除第一沉积区外部的曝光后的光刻胶。

可选的，所述合金梁采用受热收缩金属材料，优选的，采用镍钛形状记忆合金。

可选的，在沉积柔性基底薄膜后形成的整体结构上依次溅射牺牲层和旋涂光刻胶，进行光刻，曝光显影后形成留存的牺牲层和光刻胶，然后再次旋涂光刻胶后进行光刻，曝光显影后形成第二沉积区，在第二沉积区内沉积合金梁。

可选的，所述反射梁采用受热膨胀金属材料，优选的，采用金属铝。

可选的，去除合金梁中的多余部分和第二沉积区光刻时产生的多余的曝光后光刻胶后，在形成的整体结构上旋涂光刻胶，进行光刻，曝光显影后在合金梁上表面形成第三沉积区，在第三沉积区沉积反射梁。