熱致變色智慧型薄膜輻射特性及其控制方法研究

《熱致變色智慧型薄膜輻射特性及其控制方法研究》是依託南京理工大學，由范德松擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：熱致變色智慧型薄膜輻射特性及其控制方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：范德松
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

針對微小型太空飛行器熱控技術發展的需求開展熱致變色智慧型薄膜(TSF)輻射特性及其控制方法研究。研究室溫窄區內TSF相變溫度的調控方法，分析退火溫度、氣氛、應變對TSF相變特性的影響，揭示其相變溫度的變化規律。研究TSF的製備方法，實驗測試其輻射特性，分析薄膜工藝、膜厚、基底材料種類、應變及退火效應對TSF的作用機制，揭示其輻射特性的轉變規律。理論研究微結構耦合TSF熱輻射特性及機理，探索TSF輻射特性的調控方法，最佳化設計輻射特性調控微結構，分析微結構尺寸參數、形狀、周期性等對其輻射特性的影響,揭示其輻射特性的調控機理。實驗研究微結構耦合TSF輻射特性，探索輕量型TSF熱控器件的研製方法。該項目對於豐富熱輻射理論與方法的研究內涵，提高系統與設備的熱控水平具有重要意義。同時也為我國空間微型化技術發展奠定基礎。

結題摘要

隨著新需求的不斷湧現，未來空間平台除了要求輕量化、微型化、多功能性外，還要具備在軌機動、智慧型自主、目標識別、跟蹤與防禦等能力。當平台載荷進行大的軌道機動時，熱控系統要能在劇烈變化的熱環境中對載荷的瞬時溫度波動進行智慧型反饋調節。而傳統的以被動熱控為主、主動電加熱為輔的熱控技術由於電功率需求過大、對載荷姿態和工作模式要求苛刻、主動調節能力不足等原因，已成為制約未來高性能空間載荷研製的關鍵瓶頸技術。 項目以空間載荷智慧型自主熱控需求為背景，開展了摻雜熱致變色智慧型薄膜，圖案化微柵/微腔熱致變色智慧型薄膜，以及基於高分子材料的柔性熱致變色智慧型薄膜等的設計、製備、及其輻射特性調控與最佳化研究。通過單價K摻雜，成功製備了納米尺度厚熱致變色薄膜，更正了傳統認為的只有薄膜達到微米厚才能實現熱致變色特性的認知缺陷。創新地提出了異質結熱致變色薄膜輻射特性的調控方法，實現了熱致變色薄膜輻射特性的低溫區有效調控。提出了微柵/微腔結構的熱致變色薄膜表面結構，揭示了微結構與熱致變色薄膜輻射特性的作用機制。創新性的提出了高分散性的熱致變色納米粒子前驅體溶劑熱誘導熔鹽法，將納米粒子的粒徑控制在30nm以下。發展了聚醯亞胺的原位聚合方法，設計了新的含氟基團分子鏈結構，研製了耐紫外輻照、耐320℃高溫、低吸輻比、且無色透明的聚醯亞胺薄膜，並在此基礎上，成功製備了聚醯亞胺柔性熱致變色薄膜，塗層發射率調控幅度達到0.45。本項目所開展的研究從理論和實驗兩方面系統地揭示了材料屬性、結構、製備工藝等對熱致變色薄膜輻射特性的調控機理，解決了發射率調控幅度低，太陽吸收率高的基礎難題。 本項目已發表SCI學術論文6篇，EI學術論文2篇，授權發明專利2項，申請發明專利3項，參加國際學術交流2次，國內學術會議3次。培養碩士研究生3人。