[发明专利]一种可变散热器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可变散热器及其制作方法，属于航天器热控制技术领域。

背景技术

传统的散热器是由高发射率金属材料制成的片状结构，其散热能力是恒定的。随着多任务和可变轨航天器技术的发展，航天器要处于天体阴影很长时间，这时由于散热器能力恒定不可调节，使得航天器内部热量大量散失，以至于需要消耗航天器内宝贵的能源进行加热以保证内部适宜的工作温度，因而远不能满足航天器发展的要求。随着航天器多任务化和任务实时化发展，迫切需求散热器等具备主动调节控制能力。

本发明的可变散热器为“三明治”结构，采用20-100V左右的静电电压控制，其工作原理是在压电陶瓷两面施加一定电场，产生逆压电效应使压电陶瓷收缩和膨胀，而和压电陶瓷粘在一起的散热片由于长度没有发生变化而导致两个粘接层整体拱起，从而可以有与基片接触和断开两种状态，由于在空间中是真空，因此基片与散热片之间的热交换就可以从热传导转换为热辐射，后者的换热能力远小于前者，尤其加了红外高反射层时，几乎可以忽略，从而就实现了散热和保温两种功能。本发明可以根据航天器热控需求主动调整散热器的散热能力，具有散热和保温两种工作状态，而且散热能力连续可变，使航天器能够适应复杂多变的热环境，从而可以大大提高航天器的可靠性和适存性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变散热器及其制作方法，解决传统散热器不能根据航天器实际所处的热环境进行散热能力调节的问题。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

本发明的一种可变散热器，包括导热基片、散热片和驱动片；导热基片、散热片和驱动片均为尺寸相同的片状结构，导热基片是整个器件的基底，导热基片一面镀制红外高反射薄膜，驱动片一面镀制红外高反射率射膜，散热片一面镀制一层红外高发射率薄膜；散热片无膜一面与驱动片无红外高反射膜层的上表面粘接在一起形成一个复合体，复合体驱动片面四角与导热基片有镀膜的一面粘接固定，形成三明治结构，四角粘接区域接出电极引线。其中，导热基片采用氧化铝、氮化铝或氧化铍中的任意一种材料，导热基片上表面镀制的红外高反射薄膜为铝、银或金的任意一种，驱动片采用两面带银电极的压电陶瓷，驱动片表面镀制的红外高反射率薄膜为铝、银或金的任意一种；散热片采用具备较高弹性和较高导热率的石英玻璃、不锈钢或掺铈玻璃中的任意一种，散热片上镀制红外高发射率薄膜是黑镍、二氧化硅中的任意一种；

本发明的一种可变散热器制作方法，其步骤如下：

步骤一，在长度30mm-100mm、宽度30mm-100mm、厚度在0.5mm-5mm间的基片上，对上表面进行研磨加工，使其不平度在0.1um-1um；其中基片为氧化铝、氮化铝或氧化铍中的任意一种；

步骤二，在步骤一加工好的上表面上沉积一层厚度为10nm-50nm的红外高反射薄膜，然后在上面沉积一层10nm-50nm厚的透明导热电绝缘薄膜，其中红外高反射薄膜可以是铝、银或金的任意一种，透明导热电绝缘薄膜可以用二氧化硅，此时就完成了导热基片的制作；

步骤三，制备与基底同样大小、厚度在0.1mm-1mm间的压电陶瓷片，压电陶瓷片两面烧制银电极并极化，要求压电陶瓷片的机电耦合系数大于2×10^-10C/N，居里温度在300摄氏度以上；

步骤四，在步骤三制备的压电陶瓷下电极上沉积一层10nm-50nm的红外高反射薄膜，其中红外高反射薄膜可以是铝、银或金的任意一种，该部件为驱动片；

步骤五，散热片采用具备较高弹性和较高导热率的材料制备成与基底同样大小、厚度在0.1mm-1mm间的片状结构，散热片采用石英玻璃、不锈钢或掺铈玻璃中的任意一种；

步骤六，在步骤五制备的片状结构上表面沉积一层100nm-200nm的红外高发射率薄膜，薄膜材料可以是黑镍、二氧化硅中的任意一种，这样就完成了散热片的制备；

步骤七，将步骤四制备的驱动片未镀膜面与步骤六制备的散热片未镀膜面采用耐高低温胶粘接起来，要求粘接和固化过程中一直施加均匀的压力并在50-200摄氏度的温度下进行保温1-3小时，以减小应力变形；

步骤八，将驱动片和散热片复合体的驱动片面的四角采用耐高低温胶固定到步骤二完成的导热基底上面，四角粘接面积均为1-5平方毫米，要求粘接和固化过程中一直施加均匀的压力并在50-200摄氏度的温度下进行保温1-3小时，以减小应力变形；

步骤九，在压电陶瓷片四角粘接区域接出电极引线，用以引入驱动电压，这样就完成了散热能力可变的散热器的制作。