基于VO2的航天器智能散热器具有高发射性化能力和保护层.
Qingjie Xu1, Haining Ji1, Yang Ren1
1School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|August 28, 2024
概括
这项研究优化了基于二氧化 (VO2) 的智能散热器设备 (SRD) 用于航天器的热控制. 具有保护层的最佳多循环结构显著提高了极端空间环境的排放性可调性.
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
- 光学物理学的光学物理学
背景情况:
- 航天器面临极端的温度变化,影响其功能.
- 基于二氧化瓦纳 (VO2) 的智能散热器设备 (SRD) 提供适应性辐射特性来控制热量.
- 目前对VO2电影的研究主要优化单循环结构,对多循环设计进行有限的系统研究,以提高发射率可调性 (Δε).
研究的目的:
- 从理论上研究材料特性和循环结构对SRD性能的影响.
- 提出一个最佳的结构模型,以最大限度地提高基于VO2的SRD中的排放性可调性.
- 评估保护层对空间应用复合膜的长期性能和光学性能的影响.
主要方法:
- 利用有限差异时间域 (FDTD) 软件用于纳米级光学设备的严格建模.
- 优化过电材料 (BaF2) 和循环共振器结构.
- 研究了HfO2和TiO2保护层对光学性能的影响,并分析了电场以阐明物理机制.
主要成果:
- 在三个时期中,一个最佳的BaF2/VO2循环结构实现了0.7917.0的排放性可调性.
- 一个TiO2保护层 (厚度为0.1微米) 进一步优化了性能,达到0.7932.3的最大排放性可调性.
- 电场分析证实了该装置的机制涉及堆叠的法布里-佩罗特共振和多个太阳反射.
结论:
- 拟议的多循环结构具有优化的介电和保护层,显著提高了基于VO2的SRD的排放性可调性.
- 这些发现为设计先进的航天器热控制系统提供了理论验证和实际指导.
- 这项研究有助于提高航天器在极端空间环境中的可靠性和性能.


