上海硅酸盐所研制的多孔陶瓷毛细泵主芯首次成功应用于高分9号卫星

  • 陆彩飞 (中国科学院上海硅酸盐研究所)
  • 创建于 2015-11-23
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近日,中国科学院上海硅酸盐研究所研制的多孔陶瓷毛细泵主芯,作为大功率环路热管的核心部件,首次成功应用于高分9号卫星,标志着我国大功率环路热管技术取得重要突破。多孔陶瓷作为我国自主研发的最新一代毛细泵主芯材料,在国际上首次应用于环路热管,其控温精度在国际上处于领先地位。目前,上海硅酸盐所是国内唯一研制和生产多孔陶瓷毛细泵主芯产品的单位。

环路热管作为高效的相变传热装置,是卫星和航天飞行器在恒定温度下稳定长寿运行的关键部件,而毛细泵主芯是环路热管中最关键的部件之一。随着卫星有效载荷以及相关仪器设备的功耗越来越大,对系统散热和恒温要求越来越高,现有的金属毛细泵主芯在散热及耐腐蚀等方面已不能满足稳定长寿需求。2012年,针对大功率高稳定长寿命卫星有效载荷的应用需求,航天科技集团五院委托上海硅酸盐所研发新一代陶瓷毛细泵主芯。

经过数年攻关,曾宇平研究团队在材料的组成设计、制备技术、性能表征以及加工等方面突破了一系列关键技术,成功研制出高气孔率、高强度、高效率多孔陶瓷毛细泵主芯产品,其毛细孔径在0.1-10微米可调,最大毛细抽吸力达70KPa,渗透力强。与金属毛细芯相比,多孔陶瓷毛细芯具有密度小、强度高、耐腐蚀、毛细力大以及热导率低等优点,可显著提高环路热管的稳定性和可靠性。实验表明,安装陶瓷毛细泵主芯的环路热管与传统金属管相比,热源控温精度由±3℃提高到±1℃,甚至更优,从而改善了空间相机的热平衡,大幅度提高了相机的成像质量。

截止目前,高分9号卫星相机焦平面在轨温度稳定度达到±0.5℃,显著优于±2℃的设计要求,将我国空间遥感器控温精度提升到新的高度,达到国际先进水平。由于陶瓷毛细芯环路热管的控温精度和使用寿命大幅度提高,使其在航空、航天、微电子等诸多领域具有广阔的应用前景。

环路热管工作原理及毛细芯微观形貌 环路热管工作原理及毛细芯微观形貌

责任编辑:宋超