[发明专利]热致形变支撑臂的制备以及利用其调控空间反射镜展开状态的方法

权利要求书

1.一种热致形变支撑臂，其特征在于所述支撑臂为由双向形状记忆聚合物基体相和基体增强相通过物理方法共混或层压制备而成的双向形状记忆复合材料，其中：

双向形状记忆聚合物基体相为交联EVA、交联LDPE、交联PCL以及交联POA中的一种；所述基体增强相为碳纳米管、银纳米线、碳纤维、石墨烯、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种；

制备方法包括如下步骤：

步骤一、选取双向形状记忆聚合物基体相，并确定双向形状记忆聚合物基体相的形状记忆特征温度；

步骤二、制备双向形状记忆复合材料：将双向形状记忆聚合物基体相与基体增强相通过物理方法共混或层压，得到双向形状记忆复合材料；

步骤三、制备热致形变支撑臂：将步骤二获得的双向形状记忆复合材料通过手工制作获得支撑臂结构；

步骤四、热致形变支撑臂临时形状的制作：将步骤三所获得的支撑臂结构加热到双向形状记忆聚合物基体相熔点之上，通过外力或者模具固定法获得太空反射镜在无光热环境下闭合姿态所需的支撑臂形状，待临时形状确定之后，迅速冷却温度至双向形状记忆聚合物基体相结晶温度以下，保型静置直到形状固定，然后撤除外力或者模具固定；

步骤五、热致形变支撑臂的环境激发温度调控：在支撑臂外围贴合柔性隔热材料，使得支撑臂在太阳直射下所接受的温度不高于支撑臂回复至其可逆应变最大处的温度T_high，同时支撑臂在无光热辐射状态下其所处的温度不低于支撑臂回复至临时形状所处的最低温度T_low。

2.根据权利要求1所述的热致形变支撑臂，其特征在于所述双向形状记忆聚合物基体相的含量为双向形状记忆复合材料总质量的20~80%。

3.一种权利要求1-2任一项所述热致形变支撑臂的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

步骤一、选取双向形状记忆聚合物基体相，并确定双向形状记忆聚合物基体相的形状记忆特征温度；

步骤二、制备双向形状记忆复合材料：将双向形状记忆聚合物基体相与基体增强相通过物理方法共混或层压，得到双向形状记忆复合材料；

步骤三、制备热致形变支撑臂：将步骤二获得的双向形状记忆复合材料通过手工制作获得支撑臂结构；

步骤四、热致形变支撑臂临时形状的制作：将步骤三所获得的支撑臂结构加热到双向形状记忆聚合物基体相熔点之上，通过外力或者模具固定法获得太空反射镜在无光热环境下闭合姿态所需的支撑臂形状，待临时形状确定之后，迅速冷却温度至双向形状记忆聚合物基体相结晶温度以下，保型静置直到形状固定，然后撤除外力或者模具固定；

步骤五、热致形变支撑臂的环境激发温度调控：在支撑臂外围贴合柔性隔热材料，使得支撑臂在太阳直射下所接受的温度不高于支撑臂回复至其可逆应变最大处的温度T_high，同时支撑臂在无光热辐射状态下其所处的温度不低于支撑臂回复至临时形状所处的最低温度T_low。

4.根据权利要求3所述的热致形变支撑臂的制备方法，其特征在于所述步骤一中，形状记忆特征温度包括双向形状记忆激发温度T_act、可物理编程温度T_prog、可逆回复最高温度T_high、可逆回复最低温度T_low。

5.根据权利要求3所述的热致形变支撑臂的制备方法，其特征在于所述步骤二中，当基体增强相为碳纳米管、银纳米线或石墨烯时，采用物理方法共混，步骤如下：将双向形状记忆聚合物基体相倒入密炼机，升温到双向形状记忆聚合物基体相熔点之上，开动密炼机，待流变学的参数稳定之后，加入基体增强相，充分混炼之后，再加入占预聚物总质量3~5wt%的交联剂，通过螺杆反应挤出成型，得到双向形状记忆复合材料。