[发明专利]一种适用于柔性太阳翼的基板结构及其成型方法

说明书

本发明公开了一种适用于柔性太阳翼的基板结构及其成型方法，具有一定的柔性、厚度薄(0.3mm)、尺寸大、具有较好的力学性能和耐空间环境性能。柔性基板采用综合挠性板和刚性板特点的新颖设计思路，为五层平面对称结构，其中中间层为纤维增强的复合材料，最外层为聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜与中间增强层采用柔性胶黏剂粘贴固化成型。适用于低轨环境的柔性基板，为了对低轨原子氧进行防护，在聚酰亚胺薄膜外表面还有一层原子氧防护层。为了保证柔性基板成型后各层之间无分层、无气泡，表面平整，创新性的提出了软硬板结合的成型工艺进行成型。

技术领域

本发明涉及一种柔性的太阳电池翼基板结构，可用于大面积柔性太阳翼电池电路的安装平台和支撑载体。

背景技术

目前，国内航天器太阳翼一般采用刚性太阳翼和半刚性太阳翼，对应的基板(电池电路安装平台和支撑载体)为刚性基板和半刚性基板，其重量较重(面密度一般为1.0kg/m²～2.5kg/m²)、收拢后尺寸较大(一般单块板的厚度为23mm)。随着航天技术的发展，大型航天器的功率需求越来越大，从而需要太阳电池翼的面积越来越大，在大面积太阳电池翼上如仍采用传统的刚性基板或半刚性基板，将会面临收拢后包络尺寸和重量不能满足要求的问题，因此急需发展收拢尺寸小、重量轻的柔性太阳翼技术。

发明内容

本发明在国内首创性的设计了一种适用于柔性太阳电池翼的柔性基板结构，其提供电池电路的安装平台和支撑载体，具有尺寸大、厚度薄、重量轻的特点。

本发明提供的柔性太阳翼基板结构，包括：

所涉及的柔性基板为柔性平面结构，从截面看为五层对称结构，该种结构结合了刚性板和挠性板的优点，具有较好的力学性能和柔韧性。其中中间为增强层，靠近增强层的上下两层为胶黏剂层，胶黏剂层的外侧为聚酰亚胺薄膜层，胶黏剂层将增强层和聚酰亚胺薄膜层粘贴成整体。适用于低轨环境的柔性基板，为了对低轨原子氧进行防护，在聚酰亚胺薄膜外表面还有一层原子氧防护层。

进一步，所述增强层为纤维增强环氧树脂基体的复合材料，其中增强材料采用SW110C-100a高强玻璃纤维布，树脂为SP120N环氧树脂，其为柔性树脂，成型后增强层具有较好的柔韧性。

进一步，为了保证增强层与PI膜之间具有较好的结合强度，所述胶黏剂采用牌号为JN02的聚酰亚胺改性环氧树脂类胶黏剂，同时其具有较好的耐空间环境性能，能够满足长期在轨±100℃温度环境的使用要求。

所述的柔性基板，如需适用于低轨环境，为了对低轨原子氧进行防护，在聚酰亚胺薄膜外表面还有一层原子氧防护层。原子氧防护层可以采用在柔性基板制备好后，在聚酰亚胺薄膜表面刷涂防原子氧有机硅胶，也可在聚酰亚胺薄膜表面采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)或活化硅烷化的方法生长一层硅氧烷的原子氧防护层，或采用体材改性(聚酰亚胺薄膜掺杂POSS笼型聚倍半硅氧烷基团进行改性)的具有原子氧防护能力的聚酰亚胺薄膜。

所述的柔性基板，其绝缘性能大于20MΩ，正反两面均能用于电池电路的粘贴。

所述的柔性基板，其成型方法特征在于，结合产品特点创新性的综合了软硬板的成型工艺方法，其步骤包括：

步骤一、将增强层用树脂SP120N按配方混合配制好后，采用上胶工艺将纤维布浸渍在树脂中，然后在上胶机内进行烘干固化，形成粘结片后收卷待用，此步骤主要将纤维布与树脂进行复合并半固化；

步骤二、将半固化的粘结片裁切成一定尺寸规格的片状材料，将这些片材材料与钢板、离型材料、缓冲材料等按照一定的顺序堆叠起来，称作“叠book”，再由输送装置将“book”送入真空层压机进行压合，压合温度为160℃±10℃/180min±20min、压合压力为10±5kg/cm²，压合固化而成增强层。此步骤通过真空平面模压工艺，保证增强层固化后平整、无气泡；