合成,光学性能特征和耐用性电PTFE-PEO材料的空间应用程序的合成,光学性能和耐用性
Chieloka Ibekwe1, Xuanjie Wang1, Brandon Nicholas Bolzani1
1Department of Mechanical, Aerospace and Nuclear Engineering, Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York 12180, United States.
ACS applied materials & interfaces
|May 21, 2024
概括
新的聚合物纳米纤维为航天器提供了卓越的被动热控制. 电聚四乙烯和聚乙烯氧化物纤维实现了超高的太阳反射率,减少了对太空任务主动冷却系统的依赖.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 航空航天工程 航空航天工程
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 被动热管理对于航天器的寿命和运营效率至关重要.
- 有效的热控制材料最大限度地减少了主动冷却系统的功耗.
- 波长依赖的光学特性是控制太阳辐射和使辐射冷却成为可能的关键.
研究的目的:
- 开发和描述先进的聚合物纳米纤维用于太空应用中的被动热控制.
- 研究电过程参数与纳米纤维特性之间的关系.
- 评估制造材料的太阳反射率和热发射率,以评估其适用于太空的性能.
主要方法:
- 聚四乙烯 (PTFE) 和聚乙烯氧化物 (PEO) 聚合物混合物的电.
- 控制溶液特性,流量,收集器速度和制造时间的变化.
- 使用集成球来测量光谱反射率,吸收率和透射率的光谱光度测量.
- 在紫外线和原子氧暴露下进行耐用性测试.
主要成果:
- 制造的电纳米纤维材料 (厚度为220-1560微米) 实现了94.73-99.75%的平均太阳反射率.
- 较厚的样本接近99.9%的太阳反射值,是空间应用中报告的最高值之一.
- 一个3360微米厚的样本在300K时表现出81.4%的热发射率.
- 材料在紫外线和原子氧暴露下证明了耐用性.
结论:
- 电PTFE-PEO纳米纤维代表了在太空中被动热管理的新且高效的解决方案.
- 与现有的最先进的选择相比,开发的材料提供了优越的太阳反射率.
- 这项技术有可能显著提高航天器效率和任务能力.
