[发明专利]一种轻质反射聚光器及制作方法

说明书

技术领域

本发明是一种轻质反射聚光器，涉及柔性聚酰亚胺基底镀铝反射镜和轻质碳纤维框架制作，轻薄柔性反射镜展平及其与框架的复合工艺。

背景技术

发展高比功率、高可靠性、长寿命和低成本的空间太阳电池阵，始终是从事航天的国家所追求的目标。为此，各国都在致力于开发先进的太阳电池和先进的太阳电池阵以提高太阳电池片的效率。采用轻质反射聚光器的反射聚光太阳电池阵就是其中一个重要发展方向。

发明内容

本发明的目的提供一种先进的轻质反射聚光器及制作工艺，具体包括高效大面积柔性聚酰亚胺基底铝膜反射镜、轻质碳纤维反射镜框架等关键组件的制作，大面积反射境展平及其与框架的复合等工艺方法，实现反射聚光器的高光学效率、轻量化和空间工程化的应用。

本发明的目的是这样实现的：

(1)高效轻质大面积反射镜制作

a.采用25μm～125μ厚度的聚酰亚胺轻薄柔性基底；

b.采用离子束对柔性基底进行清洗和活化；

c.采用直流磁控溅射工艺在柔性聚酰亚胺基底表面镀敷铝膜；

d.采用卷绕方式连续不间断地镀制幅宽为0.5m～1.2m柔性聚酰亚胺基底铝膜反射境。

(2)轻质碳纤维反射镜框架制作

a.反射镜框架采用空心矩形梁架形式，由碳纤维在横截面为矩形芯棒上缠绕而成；

b.为有效提高框架刚度，在矩形梁架侧面敷铺无纬布；

c.反射镜框架的长梁与短梁采用角型接头连接，反射镜框架的加强梁与长梁采用采用T型接头连接；

d.角型接头处安装预埋件，以备反射聚光器与太阳电池基板连接；

e.反射镜框架采用预埋件作为的支撑压紧点。

(3)反射镜的充分展平及其与框架的复合

a.采用反射镜四周预加拉伸应力的方法，将反射镜充分展平；

b.通过经时应力释放，调整和确定反射镜预加应力；

c.采用室温固化胶，将反射镜与其框架室温复合固化。

本发明的有益效果实现反射聚光器的高光学效率、轻量化和空间工程化的应用。

附图说明

图1为轻质反射聚光器结构总图；

图2为反射展平与复合工艺示意图；

图中：1-反射镜长梁与加强梁混合连接(采用T型接头)  2-支撑压紧点(采用预埋件)  3-反射镜框架  4-反射镜  5-反射镜长梁与短梁混合角型接头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

(1)高效轻质大面积反射镜制作

a.采用125μ厚度的500HN聚酰亚胺轻薄柔性基底，基底尺寸500mm×2000mm。

b.采用离子束对柔性基底进行清洗和活化。真空室本底压力为1.5×10^-3Pa～1×10^-3Pa；Ar气体分压力：1×10^-1Pa～2×10^-1Pa；放电电流：2A～1.75A；Ar离子能量：250eV～350eV；Ar离子束流密度为2mA～1.5mA/cm²。

c.采用直流磁控溅射工艺在柔性聚酰亚胺基底表面镀敷铝膜。靶材尺寸为580mm×80mm×3mm；Al原子能量为1eV～10eV；沉积速率为(2～4)nm/sec；基底温度为65℃～80℃；膜厚为100nm～150nm。

d.采用卷绕方式连续不间断地镀制幅宽为0.5m～1.2m柔性聚酰亚胺基底铝膜反射境，正常基底移动速率为(1～1.5)mm/sec。

(2)轻质碳纤维反射镜框架制作

a.反射镜框架的空心矩形梁架采用碳纤维M40 3000股40B/束在截面9mm×22mm的的芯棒上45度缠绕而成，厚度为0.5mm。

b.在矩形梁架侧面敷铺3000股40B/束0度无纬布，使侧面壁厚增加至1mm，以提高梁架力学强度和刚度。

c.反射镜框架的长梁与短梁采用角型接头连接，加强梁与长梁采用T型接头连接，材料采用合金铝材，如图1所示。这样既可保证连接强度，又可以减轻反射聚光器的质量。

d.在角型接头处安装预埋件，以便于反射聚光器与太阳电池基板铰链连接；同时在框架支撑压紧点处也安装预埋件，已备反射聚光器与太阳电池基板的合拢压紧，如图1所示。为减轻质量，预埋件均为合金铝材制作。

(3)反射镜的充分展平及其与框架的复合