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太阳能电池阵上的Kapton聚酰亚胺薄膜研究
发布时间:2022-08-02  人气:85  本文链接:www.dgkapton.com/cat-1/410.html

Kapton胶带用基材聚酰亚胺薄膜是太阳能电池阵必不可少的结构材料,随空间飞行器在轨运行期间要经受苛刻的高低温交变作用,温度变化的范围与轨道高度、季节和隔热措施有关。地球同步轨道卫星所经受的交变温度可达230℃。加拿大通信卫星在转移轨道上展开时经受的**温度为=144.5℃,**温度为76℃。国际通信卫星5号和德国MBB公司研制的超轻太阳电池也有类似的温度分布。

1983年冷热交变作用造成了陆地卫星4号太阳能电池阵绝缘层材料聚酰亚胺薄膜的破坏,导致电源系统短路。高低温的交变过程可能会引起聚酰亚胺薄膜显微组织变化,影响其力学性能与疲劳强度。

Kapton薄膜的疲劳性能实验在疲劳试验机上进行,加载方向与试样轴向一致,应力比为R=0.1,加载波形为正弦波,为了使试样不至于产生过高的温度变化,加载频率选为5Hz。为了获得疲劳曲线,选定了5个不同的应力水平,每个应力水平下分别作了多试样的疲劳寿命实验,同时用升降法确定材料的疲劳极限,指定寿命为5×105。选定-100、20和+100℃作为实验的典型温度,用液氮冷却、电炉加热及热电偶控温等手段来实现温度恒定,控温精度能达到±1℃。

研究了温度对Kapton聚酰亚胺薄膜力学性能及疲劳强度的影响:

(1)Kapton薄膜的屈服强度和拉伸强度均随温度的升高而降低,但温度对拉伸强度的影响更为显著。

(2)Kapton薄膜的弹性模量随温度升高而增大,但温度越高,曲线的斜率越小。

(3)20℃以下时,温度对Kapton薄膜延伸率基本没有影响;当温度高于20℃时,延伸率随温度升高而降低。

(4)Kapton薄膜的疲劳强度随温度升高线性降低。