Kaip kosmoso klasės keraminiai lakai apsaugo nuo paviršiaus pūslių susidarymo esant intensyviems 24 valandas per parą 7 dienas per savaitę koncentruotiems saulės spinduliams?

Nuo orbitinių saulės elektrinių (Space-Based Solar Power, SBSP) ir palydovinių šiluminių radiatorių iki antžeminių koncentruotos saulės energijos (CSP) bokštų atšvaitų, optinės konstrukcijos turi atlaikyti nuolatinį intensyvų saulės srautą, viršijantį 50–100 saulės spindulių. Esant šiai nenumaldomai 24/7 koncentruotai spinduliuotei, paviršiaus temperatūra smarkiai svyruoja tarp ekstremalių šiluminių smailių (+250°C iki +350°C) ir kriogeninio šešėlinio šalčio (-150°C), nuolat maudoma vakuuminėje ultravioletinėje (VUV) spinduliuotėje ir atominiame deguonyje.

Įprasti organiniai dažai, architektūriniai fluoropolimerai ir standartinės atspindinčios plėvelės tokiomis sunkiomis sąlygomis greitai sugenda. Įstrigę tirpiklio mikrolašeliai, lakieji plastifikatoriai ir organinių polimerų stuburai fotochemiškai skaidosi veikiant kietiems UV spinduliams. Dėl šio skilimo atsiranda vidinis dujų išsiplėtimas, kuris priverčia dangą nutolti nuo metalinio pagrindo, dėl to susidaro katastrofiškos paviršiaus pūslės, lupimasis, optinis miglotumas ir pavojingas vakuuminis dujų išsiskyrimas. Ir atvirkščiai, apdirbant kietus poliruotus ugniai atsparius metalus arba purškiant optines daugiasluoksnes rietuves ant sunkių kvarcinių pagrindų, patiriamos didelės išlaidos, didelės nuobaudos dėl naudingos apkrovos ir pažeidžiama darbo dirbtuvėse rizika.

Erdvėje naudojamas keramikiniu laku padengtas aliuminis yra pažangus pramoninio masto medžiagų sprendimas. Sujungdama didelio atspindžio, labai gryno aliuminio ritinių ir lakštų pagrindą (1000 ir 5000 serijų) su skystos keramikos polisilazanu ir neorganinėmis silicio dioksido ir aliuminio oksido hibridinėmis barjerinėmis matricomis , ši medžiaga visiškai pašalina lakiųjų organinių dujų išsiskyrimą, sustabdo saulės sukeltą pūslelių susidarymą ir sumažina optinio stiklo surinkimo sąnaudas 5 %. asamblėjos.

Struktūriniai aliuminio lydiniai kaip orbitiniai ir saulės radiatoriai

Koncentruotiems saulės kolektoriams ir erdvėlaivių radiatoriams reikalingas greitas šiluminis šilumos išsiskyrimas kartu su matmenų stabilumu esant intensyviai saulės spinduliuotei:

Didelio grynumo 1085 ir 5052 struktūriniai substratai: didelio grynumo aliuminio lydiniai užtikrina išskirtinį šilumos laidumą (nuo 180 W/m·K iki 220 W/m·K) – daugiau nei dvylika kartų didesnį nei nerūdijančio plieno ir titano. Šis šilumos laidumas greitai pasklido vietinius saulės srauto karštuosius taškus skydelyje, neleidžiant susidaryti koncentruotiems šiluminio įtempio taškams.

Atsparumas šiluminiam smūgiui ir nuovargiui: didelio grynumo struktūrinis aliuminis išlaiko didelį pailgėjimą ir lankstumą nuolat važinėdamas dieną ir naktį, elastingai lankstydamasis esant dideliems temperatūros svyravimams (+350°C iki -150°C), nesukeldamas mikroįtrūkimų arba neiškrypdamas iš optinio parabolinio išlyginimo.

Didelis naudingosios apkrovos optimizavimas: mažas aliuminio tankis (2,70 g/cm³) leidžia žymiai sutaupyti svorio. Orbitinėse saulės energijos misijose, kur kiekvienas paleistas kilogramas kainuoja tūkstančius dolerių, sunkiųjų stiklo ar plieno mazgų pakeitimas plonu keramika dengtu aliuminiu sumažina naudingosios apkrovos masę daugiau nei perpus, o tai leidžia didesnius atspindinčius surinkimo plotus vienam paleidimui.

Kosmoso klasės polisilazanas ir skystos keramikos barjerinė formulė

Standartiniai polimeriniai dažai remiasi anglies-anglies jungtimis, kurios greitai suyra stiprioje ultravioletinėje šviesoje. Erdviniams keraminiams lakams naudojami molekuliniu būdu sukurti neorganiniai tinklai:

Kryžminė silicio, azoto ir deguonies architektūra: skystos polisilazano dervos sukietėja į tankų, į kvarcą panašią keramikos tinklą. Šis neorganinis molekulinis stuburas yra nepralaidus ultravioletinių spindulių fotolizei, užkertant kelią cheminių jungčių skilimui, dėl kurio organiniai dažai pagelsta, drumsčia ir kreida.

Mažesnis nei mikronų storis ir didelis lankstumas: Skirtingai nuo storų, trapių pramoninių keraminių dangų, pažangūs skysto stiklo lakai pasiekia visą barjero tankį, kai plėvelės storis yra tik 2–5 mikronai. Šis plonas profilis su apatiniu aliuminio pagrindu sklandžiai lenkiasi ir lenkiasi, netrūkdamas.

Techninis patvirtinimas ir praktinis atlikimas

Suvereni technologinė vizija ir B2B komercinis pelnas

DUK

1 klausimas: kodėl standartinės pramoninės ir architektūrinės dangos susikaupia koncentruotais saulės spinduliais?

A: Standartinėse dangose ​​yra organinių polimerų grandinių ir mikroskopinių tirpiklių pėdsakų. Esant intensyviai koncentruotai saulės spinduliuotei (temperatūra viršija 150–200 °C), UV energija nutraukia cheminius ryšius, o spinduliuojanti šiluma išgarina vidines lakiąsias medžiagas. Įstrigę dažų plėvelėje, šie besiplečiantys garai nustumia dangą nuo metalo, sudarydami negražias pūsles ir sukeldami pleiskanojimą.

2 klausimas: kaip keraminis lakas nustoja išsiskirti didelio vakuumo erdvėje?

A: Erdviniai keraminiai lakai sukietėja neorganinės cheminės kondensacijos būdu, kuris susijungia į kietą silicio, deguonies ir azoto matricą, kurioje nėra plastifikatorių, alyvų ar organinių tirpiklių. Dėl to nėra lakiųjų organinių junginių, kurie išstumtų dujas esant giliam vakuumui, o tai apsaugo nuo objektyvo rasojimo ir jutiklio užteršimo.

3 klausimas: ar keramikiniu laku padengtus aliuminio lakštus galima štampuoti arba sulenkti, kai danga nenuskilusi?

A: Taip. Skirtingai nuo storų termiškai purškiamų keraminių dangų, kurios yra trapios ir dūžta įtemptos, kosmoso klasės skysti keraminiai lakai dengiami kaip itin plona (2–5 mikronų) plėvelė. Suporuota su didelio sukibimo silano molekuliniu išankstiniu apdorojimu, danga sklandžiai lankstosi su aliuminio pagrindu, atlaiko 1T lenkimus ir greitą CNC rulonų formavimą be krašto įtrūkimų.

4 klausimas: ar keramikiniu laku padengtas aliuminis yra pakankamai patvarus, kad išgyventų dykumos smėlio audras antžeminėse CSP gamyklose?

A: Taip. Sukietėjęs polisilazano keramikos paviršius pasiekia aukštą paviršiaus kietumą (viršija 8H–9H pieštuko kietumą), užtikrinantį stiprų atsparumą ore sklindančioms dykumos dulkėms. Švelni, mažai energijos sunaudojanti apdaila taip pat sumažina dulkių kaupimąsi, todėl plokštes galima lengvai išvalyti per standartinius plovimo ciklus.

5 klausimas: kaip perėjimas nuo stiklinių veidrodžių prie dengto aliuminio sumažina bendras projekto išlaidas?

A: Padengtas aliuminis sumažina atspindinčios plokštės svorį daugiau nei 75%, palyginti su storo stiklo veidrodžiais. Šis sumažinimas leidžia konstrukcijų inžinieriams suprojektuoti lengvesnius atraminius pilonus, varomuosius variklius ir pamatus saulės laukams sekti, taip pat pašalinant 5–10 % medžiagų likučius, atsirandančius dėl stiklo lūžimo transportavimo ir surinkimo metu.

Išvada

Norėdami pašalinti pūsles ir maksimaliai padidinti optinį efektyvumą didelio srauto saulės ir kosmoso aparatinėje įrangoje:

Nurodykite neorganinį polisilazaną / keramikos-hibridinę chemiją: užtikrinkite, kad pirkimo sutartyse būtų sudaryti 100 % lakieji, neorganiniai keraminiai lakai, sertifikuoti pagal ASTM E595 vakuuminio išmetimo reikalavimus, griežtai vengiant organinių tirpiklių formulių.

Substrato lydinį ir temperatūrą suderinkite su formavimo poreikiais: didelio tempimo paraboliniams koncentratoriaus indams nurodykite 1085-O arba 5052-O visiškai atkaitintą grūdinimą; savaime laikančioms plokščioms radiatorių plokštėms, nurodykite grūdinto 5052-H32 arba H34, kad būtų užtikrintas konstrukcijos lygumas veikiant vėjo apkrovoms.

Įpareigoti iš anksto padengtą ritę pristatyti su 1T lenkimo sertifikatu: reikalaukite, kad tiekėjas pateiktų gamykloje naudojamas, švarioje patalpoje kietintas rites, sertifikuotas 1T šaltam lenkimui, kad būtų užtikrintas briaunų kirpimas ir rulonų formavimas be mikroįtrūkimų išilgai pjūvio kraštų.