本发明专利技术提供一种能满足激光微推进用靶材料的制作方法及其加工设备，达到可加工满足透射式微推力器测试、使用要求的靶带。本发明专利技术提供的透射式激光微推进薄膜靶带的制备方法，可制备满足测试、使用要求的透射式靶带。该方法制备的靶带均匀性好，避免了常规方法中易出现的橘皮、针孔等问题。使用本发明专利技术中的加工设备更易于制备均匀的长靶带。本发明专利技术的设备可提高透射式靶带的生产效率，制作的烧蚀层更加均匀，长靶带的制作也更加简单易行。该设备搭建容易，可以使用现有的工业原材料组装，成本低廉，使用方便，加工效率高，可以重复使用。加热系统通过上下部同时加热可使温差恒定，制得的靶带更加均匀，表面平整度高，可有效保证微推力器的作用稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光推进
，具体涉及到一种透射式激光微推进薄膜靶带的制备方法及制作用设备。
技术介绍
激光微推进技术可实现小卫星的姿态控制和轨道保持，具有冲量比特小、系统质量轻、推力可调范围宽、无喷嘴结构等优点，在空间微推进领域具有不可替代的地位。由于小卫星在重量和能量方面的限制，必须使用较小功率的激光器O 1W)，激光器发射的波长在920-980nm之间，脉冲时间为100 μ s-200ms，长脉冲时间限定了靶材必须为低导热率的高分子材料。激光微推力器的工作模式多采用透射式，激光透过高烧蚀阈值的基底层烧蚀背面的高分子材料，产生高温高压气团产生推力，该模式具有可避免光路污染和易于搭建的优点。透射式靶材料(靶带)由基底和烧蚀层组成，烧蚀层和基底必须粘结牢固，为保证推力器的使用寿命，靶材料必须具有一定的长度(几十厘米至几百米)、宽度(几厘米)、厚度(几微米到几百微米)和挠度(可缠绕在滚轮上)，但目前制作该靶材料常用的真空镀膜、真空溅射、溶液法等方法至多只能做几十厘米长的靶带，很难制作可满足实际应用的几十米长的靶带。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于，在现有技术的基础上，提供一种能满足激光微推进用靶材料的制作方法，设计加工设备，达到可加工满足透射式微推力器测试、使用要求的靶带。本专利技术的技术方案如下:一种透射式激光微推进薄膜靶带的制备方法，包括以下步骤:( I)使用刮涂或喷涂的方法将烧蚀层材料混合液加工至基底，得靶带材料；(2)将步骤(I)所得靶带材料在50 200摄氏度的条件下干燥2 10个小时，重复加工2 8次，使固化后的干膜厚度达到10 200微米；(3)将步骤(2)所得靶带干膜在自然条件下干燥I 72小时；(4)将步骤(3)所得靶带干膜在真空烘箱中，30帕及以下压力，20 100摄氏度条件下彻底烘干，得到透射式激光微推进薄膜靶带。其中，所述烧蚀层材料可为现有市场上购买到的任意烧蚀层材料，如，包括高分子溶液(供能材料)和添加剂。本专利技术的烧蚀层材料混合液为符合一定粘度要求的高分子溶液，该溶液导热率低，能被长脉宽近红外激光烧蚀为等离子体；与近红外吸收剂具有良好的相容性。该高分子溶液可以为液体高分子原料或固体高分子溶解后形成的溶液，高分子可为PVC、PMMA, GAP、PVN、单基药、双基药、复合双基药等物质。为满足不同的使用条件要求，所述高分子溶液中需要各种添加剂，包括光吸收剂、催化剂、固化剂、流平剂、消泡剂或稳定剂等中的一种或几种或全部。所述添加剂与高分子溶液的比例可根据需要进行配置。其中，所述光吸收剂主要有纳米级碳粉、微米级碳粉和液体红外吸收剂等，液体红外吸收剂主要为Exciton IRA980等,光吸收剂的加入可以改善高分子供能材料对激光的吸收性，提高烧蚀效率，纳米碳等小粒子物质还可以填补链段之间的空隙提高物理吸附作用。交联剂主要用于部分粘结剂的交联反应，使液体组分交联固化。催化剂主要是为加快固化速度而添加的物质，主要有二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、辛酸亚锡、甲基二乙酸胺等。常用的固化剂有六亚甲基二异氰酸酯(HDI )、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI )、4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯等。流平剂是能改善湿膜流动性的物质，流平剂的主要作用是降低混合组分间的表面张力，增加流动性，使表面达到光滑、平整，从而获得无针孔、缩孔、刷痕和橘皮等表面缺陷的致密烧蚀层。流平剂主要是醋酸丁酸纤维素(CAB)，例如EASTMAN公司的CAB381-0.1，CAB551-0.01, CAB381-20等。由于某些物质的引入以及搅拌等机械物理因素，溶液往往会产生泡沫，能防止产生泡沫的物质称为消泡剂，或者称为抗泡剂和防泡剂。消泡剂主要有BYK-141, Pernol El等。稳定剂主要是为满足外太空的强辐射、高温、真空等特殊环境要求的而添加的物质，如紫外光吸收剂、抗氧剂等，例如2-羟基-4甲氧基二苯甲酮(UV-9)、TINUVIN328等紫外光吸收剂和TINUVIN292等抗氧剂。所述基底可透过近红外段(920_980nm)的激光，对激光的吸收率低，并且不被激光烧透。优选的，所述基底为聚酰亚胺膜、PET膜、醋酸纤维素膜、BOPP膜等透光或半透光的介质。其中，所述烧蚀层材料优选方案之一如下:其包括以下重量份的成分:高分子溶液50 90份，改善粘结性材料 5 40份，添加剂5 15份。其中所述改善粘结性材料是指为改善供能材料与基底的粘结性而采用的具有粘性的物质。所述改善粘结性材料与供能材料必须具有很好的相容性，对供能材料可以进行包覆或共存。同时，所述改善粘结性材料可以通过交联反应或分子间力、氢键等与基底进行很好的粘结。优选的，所述改善粘结性材料为酚醛树脂、聚酰亚胺、端羟基聚丁二烯(HTPB)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚叠氮缩水甘油醚(GAP)中的一种或几种。其制备方法包括如下步骤:(I)按比例准备供能材料、改善粘结性材料和添加剂，并分别用溶剂溶解，得供能材料溶液、改善粘结性材料溶液和添加剂溶液；(2)按比例将步骤(I)所得供能材料溶液与改善粘结性材料溶液混合，并搅拌均匀；(3)对于化学 干燥的材料，向步骤(2)所得混合溶液中滴加固化剂溶液，通过化学反应使混合溶液达到所需粘度；对于物理干燥的材料，通过控制溶剂与溶质的配比达到所需粘度；(4)向步骤(3)所得混合溶液中加入除固化剂以外的添加剂溶液，得自粘型激光微推进透射靶烧蚀材料混合液,调节烧蚀溶液的总粘度为15 20s (涂-4杯测试)。优选的，步骤(I)中所述溶剂为丙酮、乙酸乙酯、二甲苯、乙醇或乙酸丁酯中的一种或几种。优选的，步骤(I)中所述的溶液中供能材料质量分数为1% 70%，改善粘结性物质溶质的质量分数为1% 40%，添加剂的溶质质量分数为0.5% 15%。优选的，步骤(2)中所述供能材料溶液与改善粘结性材料溶液中的供能材料和改善粘结性材料的重量比为50 90:5 40。优选的，步骤(3)中所述化学反应是指供能材料和改善粘结性材料的端羟基、端氨基与固化剂中的异氰酸基反应，生成异氰酸酯基，使供能材料自身、改善粘结性材料自身或供能材料与粘结性材料之间发生交联固化；所述溶剂优选为，二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙醚等的一种或几种的混合溶液，溶液中溶质的质量分数为20%_60%。优选的，步骤(3)中所述固化剂的用量与步骤(4)所述除固化剂以外的添加剂的用量和与供能材料和改善粘结性材料的重量比为5 I 5:50 90:5 40。其中所述除固化剂以外的添加剂是指包括光吸 收剂、催化剂、流平剂、消泡剂或稳定剂等中的一种或几种或全部。所述述烧蚀层材料优选方案之二如下:其包括以下重量份的成分:叠氮类材料 5-80份，高分子溶液 5-70份，添加剂5-15份。其制备方法包括如下步骤:(I)按比例准备叠氮类材料、高能材料和添加剂，并分别用溶剂溶解，得叠氮类材料溶液、高能材料溶液和添加剂溶液；( 2)按比例将步骤(I)所得叠氮类材料溶液与高能材料溶液混合,并搅拌均匀；(3)对于化学干燥的材料，向步骤(2)所得混合溶液中滴加固化剂溶液，通过化学反应使混合溶液达到所需粘度；对于物理干燥的材料，通过控制溶剂与溶质的配比达到所需粘度；(4)向步骤(3)所得混合溶液中加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种透射式激光微推进薄膜靶带的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）使用刮涂或喷涂的方法将烧蚀层材料混合液加工至基底，得靶带材料；（2）将步骤（1）所得靶带材料在50～200摄氏度的条件下干燥2～10个小时，重复加工2～8次，使固化后的干膜厚度达到10～200微米；（3）将步骤（2）所得靶带干膜在自然条件下干燥1～72小时；（4）将步骤（3）所得靶带干膜在真空烘箱中，30帕及以下压力，20～100摄氏度条件下彻底烘干，得到透射式激光微推进薄膜靶带。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马宏昊，焦龙，蔡建，张兴华，林谋金，沈兆武，李龙，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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