復合材料大作業(yè)

1、先進復合材料制造技術 先進復合材料制造技術復合材料表面的金屬化 復合材料表面的金屬化姓 名 丁志兵復合材料發(fā)生質損、熱膨脹系數發(fā)生變化、材料表面產生微裂紋,材料強度下降,最終導致航天器使用壽命縮短。針對航天器用樹脂基復合材料表面的防護問題 ,國外在上世紀 80 年代中后期就展開了研究,NASA 的研究結論是:樹脂基復合材料表面制備防護薄膜/涂層后,空間的防護性能增強。德國的J.Fessniann[w 及同事研究了用濺射和其他真空鍍膜法在

2、復合材料表面鍍制金屬薄膜 ,有效解決了衛(wèi)星復 合材料結構件在空間的功能和防護問題。2)表面導電性能不足,電磁波損耗嚴重,無法滿足衛(wèi)星天線和微波器件在高頻段的使用要求,也制約了衛(wèi)星通訊技術向大功率方向的發(fā)展。樹脂基碳纖維復合材料因其本身具有一定的導電性與金屬材料相似 ,無法使電磁波透過。究其原因,樹脂基碳纖維復合材料不但通過電損耗吸收電磁波,而且對電磁波具有很好的反射特性。同時該類材料因其極小的膨脹系數 ,很高的比強度、比彈性模量,以及其

3、它物理、力學性能的可設計性等優(yōu)點,被天線專家們譽為理想的天線結構材料。1986 年日本東芝公司針對碳纖維復合材料的反射特性展 開了研究,結果說明在頻率不高于 20 GHZ 時,碳纖維復合材料對電磁波的吸收損耗低,對衛(wèi)星用天線增益影響較小。在上個世紀,國內外的通訊衛(wèi)星工作頻段主要 在集中在 C 波段,其頻率不高于 10 GHz。但是隨著通訊衛(wèi)星向高頻段和大功率方向發(fā)展,新一代通訊衛(wèi)星已經選用了 Ka、Ku,甚至頻率更高的頻段,此時碳纖維復

4、合材料因其表面電阻率高對高頻電磁波吸收損耗大 ,無法滿足衛(wèi)星天線的使用要 求。另外,對于樹脂基碳纖維復合材料來說,電磁波的反射與纖維方向有關,作為衛(wèi)星天線,必須消除纖維方向對電磁波反射現的各向異性。另外,由于頻段和軌道資 源的有限性,未來衛(wèi)星要求盡可能提高它的使用效率，這就要求衛(wèi)星天線要實現頻率復用、多頻率共用、覆蓋多點等功能。通過對衛(wèi)星天線表面金屬化 ,然后利用激光刻蝕在天線反射表面制備“FSS”(頻率選擇表面)可有效解決上述問題3)

5、對衛(wèi)星上光學及其它敏感元件造成污染美國NASA的研究人員已在“長期暴露裝置“和多次短期搭載材料實驗中發(fā)現,樹脂基碳纖維復合材料在空間環(huán)境下使用時出氣量大、質損及可凝揮發(fā)物嚴重 ,對衛(wèi) 星上的光學以及其它敏感元件造成污染,使其性能降低甚至失效。為了解決以上問題，現在國內外多采用樹脂基復合材料表面金屬化 。 關于金屬化，國外在樹脂基復合材料表面金屬化工藝技術研究方面比較成熟。常用的表面金屬化技術主要包括其空蒸鍍、濺射鍍、多弧離子鍍以及噴涂等

6、。通過復合材料表面金屬化,既滿足了衛(wèi)星使用的樹脂基復合材料結構件的功能和防護要求,又進一步開展了復合材料在空間的應用。一．樹脂基復合材料成型過程中的金屬化的方法主要有：1 在碳纖維復合材料結構件中布置適當的金屬網或金屬短纖維 ○該方法往往只用于結構簡單的碳纖維增強樹脂基復合材料天線反射器。通過在復合材料中布置適當的金屬網或金屬短纖維 ,可以有效地提高碳纖維復合材料天線反射器對電磁波的反射能力。 其優(yōu)點是在碳纖維復合材料天線加工時一次性成