[发明专利]用于太阳模拟器的平面光源及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器空间环境模拟试验技术领域，具体而言，本发明涉及一种太阳模拟器光源及制造该光源的方法。

背景技术

太阳模拟器是模拟空间太阳辐照环境的设备，主要用于航天器的热平衡试验、热控涂层特性试验和材料的老化试验，热平衡试验是航天器研制过程中的重要环节之一，其中，太阳模拟器在航天器热平衡试验中发挥重要作用，是航天器研制中的重要基础设施。而太阳模拟器最重要功能就是实现平面均匀太阳模拟光源。均匀性是太阳模拟器最重要的指标之一。目前太阳模拟器主要是由氙灯作为光源，和光学系统组成的。光学系统的主要作用之一就是将光源发出的散射光变为平行光，形成均匀的平行光，再照射到试验对象上。该技术对光路要求高，不易加工，技术难度大，国内制备技术还无法达到应用要求。

碳纳米管是理想的黑体，在通电条件下碳纳米管温度可以瞬间升高至2000K以上，并发射出强光。2002年，Jiang等人首次发现可以从超顺的碳纳米管阵列中抽出碳纳米管丝(Nature，419(2002):801)。目前利用超顺碳纳米管中抽出碳纳米管丝技术已经成熟(中国科学:物理学力学天文学2011年第41卷第4期:390-403)。利用CVD方法生长超顺碳纳米管阵列，然后将阵列的一个边粘在圆棒上，将圆棒远离阵列，即可将碳纳米管从阵列中拔出，由于碳纳米管丝数量达，宏观上形成碳纳米管膜。参见图1。图1为现有技术中由超顺碳纳米管阵列中抽出的碳纳米管膜。

此外，碳纳米管纸等其他方法制备的碳纳米管膜亦可以应用于光源的制备。

研究表明，碳纳米管是理想的黑体材料(NanoLett.,2008,8,446-451；PNAS,2009,106,6044-6047)，具有极高的热辐射率。碳纳米管在通电情况下会发射光(Nature，419(2002):801)。这说明在真空条件下，碳纳米管电阻热主要以热辐射的形式辐射出去。由于碳纳米管在高温下仍能保持稳定，因此，可以利用碳纳米管作为太阳模拟器，模拟太阳的热辐射。该技术具有结构简单，易于实施，辐射强度可调，辐射能量密度均匀等优点。对于发展我国空间环境模拟设备技术水平有着极大的作用。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的太阳模拟器平面光源。该平面光源利用碳纳米管材料在通电状态下的发光特性，作为太阳模拟器的平面光源，从而灵活地实现了太阳模拟器平面光源的大尺寸要求，同时也能很好地解决平面光源的均匀性问题。

此外，本发明也提出了一种上述太阳模拟器平面光源的制造方法，该方法简单易行，能够制备出高均匀性的太阳模拟器平面光源。同时，本发明也提出了一种碳纳米管膜在太阳能模拟器平面光源中的应用。

本发明采用了如下的技术方案：

一种太阳模拟器平面光源，包括上下平行设置的正电极和负电极以及张紧设置在两者之间的碳纳米管膜，碳纳米管膜由超顺序碳纳米管阵列经抽丝方法拉出并通过多层拼接和叠加的方法获得，碳纳米管膜的面积为10cm×2cm以上。

其中，正电极和负电极的两端分别通过绝缘件固定设置在支架上。

其中，正电极和负电极分别与电源进行电连接。

其中，正电极和负电极的形状为圆环形，使得平面光源形成圆柱状。

其中，正电极和负电极的形状为线形，使得平面光源形成长方形。

其中，平面光源面积与其和试验样件的距离以及试验样件大小有关，要使得试验样件到平面光源的张角大于40°。

一种太阳模拟器平面光源的制造方法，包括如下步骤：

1)制备碳纳米管薄膜；

2)根据需要的平面光源面积，利用多层拼接和叠加的方法，获得大面积的碳纳米管膜；

3)利用上下两个电极夹夹住碳纳米管膜两端，使碳纳米管膜夹紧在两电极夹之间，两电极夹分别与电源电连接从而得到平面光源。

其中，两电极夹为圆环形，以使平面光源为圆柱状。

其中，大面积是指碳纳米管膜的面积为10cm×2cm以上。

在步骤1)中，将超顺序碳纳米管阵列，利用抽丝方法，直接拉出碳纳米管膜。

其中，平面光源面积与其和试验样件的距离以及试验样件大小有关，要使得试验样件到平面光源的张角大于40°。

一种碳纳米管膜在太阳模拟器平面光源中的应用，将碳纳米管张紧设置在两电极之间并作为太阳模拟器中的发光光源。

其中，平面光源面积与其和试验样件的距离以及试验样件大小有关，要使得试验样件到平面光源的张角大于40°。