航天器柔性热控薄膜研究现状

柔性热控薄膜材料广泛应用于各种航天器平台,其性能对维持航天器正常工作环境至关重要.本文针对空间热控技术发展要求,综述了国内外柔性热控薄膜材料的技术指标以及应用现状.介绍了国内外各种航天器上普遍应用的一次表面镜、二次表面镜、腐蚀防护膜和热控带等柔性热控材料的工作原理及应用范围,并对国内外典型柔性热控产品性能进行了对比.并介绍了相变热控材料、CCAG热控薄膜等新型智能柔性热控材料的研究情况.     

有机玻璃热物性准稳态法实验研究

基于准稳态法实验原理,运用精密温度采集设备,得到有机玻璃试件的热、冷端温升曲线及温差曲线,由此计算出其导热系数和比热。应用数值方法对测试结果进行了修正。修正后的导热系数和比热均在相关文献推荐范围之内。     

Nd3+:Gd3Ga5O12晶体的热物理性能研究

提拉法生长了Nd^3＋：Gd3Ga5O12（Nd：GGG）单晶，用差示扫描量热法（DSC）和激光脉冲法分别测量了Nd：GGG激光晶体的比热和热扩散系数，计算得到晶体的导热系数，与用PPMS测量得到的导热系数相吻合．实验结果表明：Nd：GGG激光晶体具有较大的比热和导热系数，具有良好的热物理性能；Nd：GGG晶体的热扩散系数和导热系数随着温度的升高而减小；计算得到晶体的德拜温度为711K．     

低温导热系数测试研究进展

导热系数是表征绝热材料绝热性能的最重要的热物性参数,对于低温绝热材料导热系数的研究是研究低温绝热材料的关键。不同类型的绝热材料需要不同的测试装置,文章主要总结了几种低温绝热材料的导热系数测试装置及其国内外相关研究情况。相关装置主要有:平板法、同心圆柱法、同心球法和蒸发量法等。粉末类绝热材料是一类重要的低温绝热材料,发展相关的低温绝热性能测试方法及装置非常重要,以便能够得到真实可靠的实验数据,进一步制作经济、高效的低温绝热体系。     

Ca2YO(BO3)3晶体的热物理性质研究

测量了新型非线性激光晶体Ca2YO(BO3)3(YCOB)的比热及其沿a、b、c三个方向的热膨胀系数、热扩散系数、导热系数、声子平均自由程和等效声速等热物理性质;讨论了属于单斜晶系的YCOB晶体的热物性的各向异性行为;实验结果表明YCOB晶体具有较大的比热和导热系数,其热膨胀系数各向异性相对较小,具有良好的热物理和力学性能.     

用激光脉冲等额加热法测量比热

一、前言 Moser于1966年将固体激光器发展成为目前的激光热导仪,用以测量材料导温系数α和比热C_p,并且用流体静力秤衡法测量密度D,然后根据公式计算导热系数λ=α·C_p·D。λ的精度主要取决于C_p的测量精度。用传统的激光脉冲比较法测量C_p的误差较大,其主要原因一在于,激光器输出能量不稳定和测     

纳米造粒料等离子喷涂氧化锆涂层的热物性研究

利用大气等离子喷涂技术和纳米粉体造粒料,制备了3mol%Y2O3部分稳定ZrO2热障涂层.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)研究了涂层的显微结构,采用差示扫描量热仪(DSC)、激光脉冲法热导仪对涂层的热物理性能进行了实验研究和理论分析.结果表明:利用纳米粉体造粒料和等离子喷涂技术可获得导热系数为0.63～0.80W/(m·K)的热障涂层.原因在于涂层显微结构中大量分布均匀的微小气孔和平均长度在十几微米的、垂直于热流方向的层状微裂纹.相变可导致涂层热物性变化异常.热处理后涂层的晶粒长大和气孔率降低可导致导热系数升高。     

准稳态法导热系数和比热的测试

根据准稳态平板法的热物性测试原理,建立了在温区-196℃~12℃的导热系数和比热的实验测试装置。通过实验测定了国产膨胀珍珠岩在平均温度为-190℃、-106℃、-12℃,5℃和12℃的低温及常温条件下的导热系数、比热和导温系数实验值。通过实验还发现在液氮温度条件下,空气冷凝对测试的明显影响。实验测试中采用精度较高的UJ-26电位差计代替自动平衡记录仪,提高了测试精度,使实验测定的数据更准确可靠。其原理误差不大于0．6%,且测试速度快,是用于低温绝热材料热物性测试的一种比较理想的测试方法。图16,表1,参考文献7。     

无机纳米流体的热物性及其测试新方法的研究

研究了一种能同时测量纳米流体导热系数λ、导温系数α和比热C_p的非稳态多功能测试新方法,它结合了单丝法准确测量导热系数和双丝法准确测量导温系数的优点.对几种液体的导热系数和导温系数的实测值与TPRC推荐值进行比较,最大偏差分别为-0.4％和-2.7％.导热系数和导温系数测试均方根误差分别<±0.5％和±3％.并用此法测量了纳米Al₂O₃流体和纳米TiO₂流体的热物性参数,结果表明在流体中加入无机纳米粉体后其入和α较分散介质均有明显提高,加和原理不完全适用于纳米流体比热计算.     

边界热损失对TPS平板法测量物质热导率的影响

假想热源法是基于瞬态平面热源(transient plane source,TPS)法测量平板样品导热系数的理论基础,但是其没有考虑测量过程中背景材料本身的有限热阻所导致的边界热损失,从而直接影响导热系数的测量精度。该文基于假想热源法和热探测深度理论,建立一种可实现边界热损失补偿的数学模型。该数学模型揭示探头尺寸、样品厚度以及背景材料的导热系数和热扩散率对边界热损失的影响。为验证该数学模型的有效性,通过变换背景材料和探头尺寸对不锈钢、铅、45钢、Q235A.F钢、黄铜、6061铝合金、纯铝以及紫铜的导热系数进行测量。结果表明:该数学模型能够对不同的探头尺寸、平板样品以及背景材料进行有效的热损失补偿,使导热系数的测量误差从热损失补偿前的2.14%~3.49%减小到补偿后的-1.39%~0.80%,显著提高平板样品导热系数的测量精度。     

Hollow‐Structured Materials for Thermal Insulation

Heating and cooling represent a significant portion of overall energy consumption of our society. Due to the diffusive nature of thermal energy, thermal insulation is critical for energy management to reduce energy waste and improve energy efficiency. Thermal insulation relies on the reduction of thermal conductivity of appropriate materials that are engineerable in compositions and structures. Hollow‐structured materials (HSMs) show a great promise in thermal insulation since the existence of high‐density gaseous voids breaks the continuity of heat‐transport pathways in the HSMs to lower their thermal conductivities efficiently. Herein, a timely overview of the recent progress in developing HSMs for thermal insulation is presented, with the focus on summarizing the strategies for creating gaseous voids in solid materials and thus synthesizing various HSMs. Systematic analysis of the documented results reveals the relationship of thermal conductivities of the HSMs and the size and density of voids, i.e., reducing the void size below ≈350 nm is more favorable to decrease the thermal conductivity of the HSMs because of the possible confinement effect originated from the nanometer‐sized voids. The challenges and promises of the HSMs faced in future research are also discussed.     

两种典型星用聚合物介质抗内带电改性防护技术研究

空间高能电子辐射易造成星用聚合物介质内带电水平过高,是卫星运行可靠性的潜在威胁因素。对航天器介质材料进行非线性电导改性是提高航天器介质材料自释电荷能力,进而降低内带电水平的有效方法。实验选用半导电无机添加剂对典型空间聚合物材料聚四氟乙烯、聚酰亚胺进行改性工艺和电导特性研究,测量了常态体电导率与添加剂含量关系,不同含量添加剂下复合材料体电导率随温度与电场的变化规律以及复合材料的导热性能参数。实验表明,添加剂含量会显著影响复合材料的体电导特性及导热特性,特别是复合材料的非线性电导特性阈值电场降低最为明显。这种既能保持高绝缘性能又具有良好非线性电导特性的新型复合介质材料,有希望成为从根本上解决星用聚合物介质深层带电问题的有效措施。     

气凝胶热特性的研究现状

气凝胶的独特结构使其具有不同于一般材料的热传导方式.给出了气凝胶的固相传导、气相传导以及热辐射的理论公式,并根据理论公式讨论了降低气凝胶热导率的方法,可作为制备超级隔热材料的参考.同时展望了气凝胶作为超级隔热材料的应用和发展方向.     

轻质复合材料高温隔热性能

设计了一套隔热材料高温(>1200℃)隔热效果的测试装置, 可对隔热材料进行快速、 低成本的有效测试和筛选。采用本装置在材料热面中心温度为1600℃±10℃时, 考察了碳/酚醛复合材料和ZrO₂纤维板材料背部升温历程, 评价了2种材料的隔热性能, 并采用有限差分法数值模拟了ZrO₂纤维板材料背部升温历程, 预测其有效导热系数。研究表明, 在加热初期400s时间内, 碳/酚醛复合材料的隔热性能优于ZrO₂纤维板的隔热性能, 后期则相反; ZrO₂纤维板的隔热性能与体积密度有关, 有效导热系数随温度升高而非线性地增大。      

多层绝热的间隔材料有效低温热导率测试研究

叙述了多层绝热的间隔材料玻璃纤维布、隔热纸的有效低温热导率测试方法,为薄层材料的有效低温热导率测试提供了一种方法,并对测试结果和影响因素,如叠层密度和层密度等进行了讨论分析。     

The influence of natural reinforcement fibres on insulation values of earth plaster for straw bale buildings

This work aimed to measure the thermal conductivity of some natural plaster materials that could be used for straw bale buildings. Thermal conductivity is very important to determine the insulation value and other thermal parameters for natural plaster materials. Plaster materials consisted of soil, sand and straw. Straw is used as a reinforcement fibre for plaster. Three types of fibres were used such as wheat straw, barley straw and wood shavings. The results indicated that the thermal conductivity of all materials decreased with increasing straw fibre content and decreased with increasing sand content. The straw fibres have greater effect on the change of thermal conductivity than the effect of sand. The results also revealed that plaster reinforced by barley straw fibres has the highest values of thermal insulation.     

聚合物基绝缘导热复合材料中碳系填料的研究进展

集成电路产业的高质量发展对其产业链中配套材料的绝缘导热性能提出了更高的要求。具有高导热、低密度、活性表界面等优异特性的碳系材料在聚合物基复合材料中的基础研究,对于高性能绝缘导热材料的性能提升及应用发展至关重要。基于此,本文系统地综述了聚合物基绝缘导热复合材料中碳系填料的研究进展。首先,介绍了聚合物基复合材料的导热机制、绝缘机制及绝缘导热兼容机制。其次,对碳系填料的表面处理和空间结构及分布控制方法进行了综述,研究其绝缘导热性能控制机制。最后,对聚合物基绝缘导热复合材料研究工作中尚未解决的科学问题、技术难点及未来发展方向进行了总结和展望。      

空间粉尘环境因素对航天器材料损伤的研究动态

简要阐述空间粉尘的定义、来源、空间分布状况及与航天器发生碰撞概率,并从空间粉尘与航天器外表材料交互作用角度,综述空间粉尘环境因素对热控涂层、高温热管、光学材料、太阳电池和绝缘隔热层影响的国内外研究动态.地面模拟试验表明,空间粉尘高速撞击下对这些材料与元器件会产生不同程度的损伤.     

新型多腔孔陶瓷复合保温材料的制备及性能研究

通过原料及配方的创新,以硅酸铝纤维、玻化微珠等为原料制备了一种新型多腔孔陶瓷复合保温材料。研究了材料的导热性能和显微结构。结果表明:材料导热系数低,热面温度200℃时导热系数仅为0.050 W/(m·K),热面温度600℃时导热系数为0.084 W/(m·K);材料内部结构疏松,存在多级配的孔隙结构,孔隙尺寸在微米级以下。利用马弗炉进行保温性能测试,保温材料内表面温度600℃,厚度仅为139mm时,稳态时外表面温度即可低于46℃,散热损失仅为158 W/m~2,远远低于标准规定的最大散热损失266 W/m~2。将材料制成1cm厚度的块材时,材料能产生较大弯曲而不损坏,有利于对电厂高温管道进行包覆。     

NPL Initiatives in the Development of Thermal Properties Reference Materials

The present paper describes the status of a number of studies involving NPL which are directed towards development of internationally accepted reference materials to serve different requirements. These include: (1) thermal diffusivity and thermal conductivity measurements on candidate molten metal reference materials; (2) co-operative flash diffusivity measurements on glassy carbon, a dense fine grain alumina, and other ceramics; (3) inter-European studies, one using different steady-state and transient methods to evaluate the properties of a high temperature ceramic and the other using the guarded hot plate method to produce a high temperature thermal insulation reference; (4) a six-laboratory European program to certify a replacement European thermal insulation reference material for use at room temperature; and (5) an intercomparison between standards organizations in five countries on the current reference materials supplied in each country or geographical area. Brief mention is made concerning other on-going and planned work together with recommendations for materials to address additional needs.