平流層浮空器蒙皮及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及浮空器制造技術領域，具體而言，涉及一種平流層浮空器蒙皮及其制備方法。
【背景技術】
[0002]平流層浮空器是隨著科學技術不斷發展起來的一種新型近空間多功能飛行平臺。它不同于飛行在航空層中的飛機、低空浮空器，也不同于工作在低軌道上的衛星，它有非常廣泛的軍事及民用價值，例如在導彈防御、反恐、通信、遙感、空間觀測和大氣測量等方面都具有極大的應用價值。
[0003]蒙皮作為浮空器的主要結構，其性能的高低直接影響了浮空器的應用性能。平流層浮空器飛行高度一般在18?24km附近，該區域空氣稀薄，密度大約是地表空氣密度的1/14，太陽光的輻照強度要比低空環境強很多。而蒙皮接收太陽光照射的部分的升溫速率較快，如果沒有良好的導熱性，便極易導致蒙皮中的氣體因為受熱不均勻而發生局部漲破。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的在于提供一種平流層浮空器蒙皮及其制備方法，以解決現有技術中平流層浮空器蒙皮導熱性差而容易在太陽光的照射下局部漲破的問題。
[0005]為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種平流層浮空器蒙皮，其依序包括耐候層、第一阻氣層及承力層；其中，第一阻氣層包括:鍍鋁PET層具有第一表面和遠離第一表面的第二表面，第一表面為鍍鋁PET層中鍍鋁層的外表面，第二表面為鍍鋁PET層中PET層的外表面；以及位于鍍鋁PET層的第一表面上的第一石墨烯-樹脂層，和/或位于鍍鋁PET層的第二表面上的第二石墨烯-樹脂層。
[0006]進一步地，鍍鋁PET層的厚度范圍為15?35 μ m，第一石墨烯-樹脂層的厚度范圍為25?35 μ m，第二石墨烯-樹脂層的厚度范圍為25?35 ym。
[0007]進一步地，第一石墨烯-樹脂層和/或第二石墨烯-樹脂層為石墨烯-光敏樹脂膠層。
[0008]進一步地，平流層浮空器蒙皮還包括設置于承力層遠離第一阻氣層一側的第二阻氣層，第二阻氣層為石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層。
[0009]進一步地，第二阻氣層的厚度范圍為8?35 μ m。
[0010]進一步地，耐候層為ETFE層，和/或承力層為PBO織物層或芳綸纖維織物層。
[0011]進一步地，耐候層的厚度范圍為10?30 μ m，承力層的厚度范圍為80?200 μ m。
[0012]進一步地，耐候層與第一阻氣層之間還設置有第一膠層；和/或第一阻氣層與承力層之間還設置有第二膠層。
[0013]進一步地，第一膠層為熱塑性聚氨酯層；和/或第二膠層為熱塑性聚氨酯層。
[0014]另外，本發明還提供了一種平流層浮空器蒙皮的制備方法，其包括以下步驟:在鍍鋁PET層的第一表面上形成第一石墨烯-樹脂層，和/或在鍍鋁PET層的第二表面上形成第二石墨烯-樹脂層，進而形成第一阻氣層；以及將耐候層、第一阻氣層及承力層依次疊放，然后經熱壓形成平流層浮空器蒙皮。
[0015]進一步地，將耐候層、第一阻氣層及承力層依次疊放的步驟之前，在承力層遠離第一阻氣層的一側表面上形成第二阻氣層；形成第二阻氣層的步驟包括:在承力層的一側表面上形成石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層，進而形成一側表面形成有第二阻氣層的承力層。
[0016]進一步地，將耐候層、第一阻氣層及一側表面形成有第二阻氣層的承力層依次疊放的過程中，還包括以下步驟:在耐候層與第一阻氣層之間放置第一膠層固態預備層，和/或在第一阻氣層與承力層之間放置第二膠層固態預備層，然后熱壓形成平流層浮空器蒙皮。
[0017]進一步地，將耐候層、第一阻氣層及一側表面形成有第二阻氣層的承力層依次疊放的過程中，還包括以下步驟:在耐候層靠近第一阻氣層的表面涂覆第一膠層液態預備層，和/或在第一阻氣層靠近承力層的表面涂覆第二膠層液態預備層，然后熱壓形成平流層浮空器蒙皮。
[0018]本發明提供了一種平流層浮空器蒙皮及其制備方法，該平流層浮空器蒙皮中，以鍍鋁PET層作為第一阻氣層的主體結構層，并在鍍鋁PET層的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-樹脂層。石墨烯具有較高的導熱率，單層石墨烯材料的導熱系數可以高達5300W/(m*K)，且當其厚度為0.335nm時，楊氏模量可高達lTPa，斷裂強度高達130GPa。在鍍鋁PET層的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-樹脂層，能夠明顯提高平流層浮空器蒙皮的整體導熱性能。在實際應用過程中，鍍鋁PET層能夠將大部分的太陽光反射掉，而未被反射的太陽光能夠借助高導熱率的第一石墨烯-樹脂層和/或第二石墨烯-樹脂層被傳導至整個蒙皮，從而達到整體快速散熱的目的。這就有利于防止蒙皮中的氣體被局部加熱，降低蒙皮因內部氣體受熱不均而發生局部漲破的幾率。同時，石墨烯的加入還能夠提高蒙皮的整體力學性能。另外，石墨烯具有二維片狀結構，增加第一石墨烯-樹脂層和/或第二石墨烯-樹脂層還有利于提高蒙皮的阻氣性能。總之，以上各方面的因素均有利于提高平流層浮空器蒙皮的穩定性。
【附圖說明】
[0019]構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0020]圖1示出了根據本發明的一種實施方式中平流層浮空器蒙皮的結構示意圖；
[0021]圖2示出了根據本發明的另一種實施方式中平流層浮空器蒙皮的結構示意圖；
[0022]圖3示出了根據本發明的又一種實施方式中平流層浮空器蒙皮的結構示意圖；以及
[0023]圖4示出了根據本發明的又一種實施方式中平流層浮空器蒙皮的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
[0025]正如【背景技術】部分所介紹的，現有的平流層浮空器采用的蒙皮的導熱性較差，易在太陽光的照射下發生局部漲破。為了解決這一問題，本發明提供了一種平流層浮空器蒙皮，其依序包括耐候層110、第一阻氣層120及承力層130 ;其中，如圖1所示，第一阻氣層120包括:具有第一表面和遠離第一表面的第二表面的鍍鋁PET層121，其中第一表面為鍍鋁PET層121中鍍鋁層的外表面，第二表面為鍍鋁PET層121中PET層的外表面；以及位于鍍鋁PET層121的第一表面上的第一石墨烯-樹脂層122 ;或者，如圖2所示，第一阻氣層120包括鍍鋁PET層121，以及位于鍍鋁PET層121的第二表面上的第二石墨烯-樹脂層123 ;或者，如圖3所示，第一阻氣層120包括鍍鋁PET層121，以及位于鍍鋁PET層121的第一表面上的第一石墨烯-樹脂層122和位于鍍鋁PET層121的第二表面上的第二石墨烯-樹脂層123。
[0026]本文中的術語“石墨烯-樹脂層”是指石墨烯以填料的形式分散在樹脂相形成的復合層；同樣地，“石墨烯-熱塑性聚氨酯膠層”均是指石墨烯以填料的形式分散在熱塑性聚氨酯膠層形成的復合層。鍍鋁PET層121包括疊加設置的一層PET層和一層鍍鋁層，其中鍍鋁層靠近耐候層110。
[0027]本發明所提供的上述平流層浮空器蒙皮中，以鍍鋁PET層121作為第一阻氣層120的主體結構層，并在鍍鋁PET層121的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-樹脂層。石墨烯具有較高的導熱率，單層石墨烯材料的導熱系數可以高達5300W/(m*K)，且當其厚度為0.335nm時，楊氏模量可高達lTPa，斷裂強度高達130GPa。在鍍鋁PET層121的第一表面和/或第二表面上引入石墨烯-樹脂層，能夠明顯提高平流層浮空器蒙皮的整體導熱性能。在實際應用過程中，鍍鋁PET層121能夠將大部分的太陽光反射掉，而未被反射的太陽光的輻射熱量能夠借助高導熱率的第一石墨烯-樹脂層122和/或第二石墨烯-樹脂層123被傳導至整個蒙皮，從而達到整體快速散熱的目的。這就有利于防止蒙皮中的氣體被局部加熱，降低蒙皮因內部氣體受熱不均而發生局部漲破的幾率。同時，石墨烯的加入還能夠提高蒙皮的整體力學性能。另外，石墨烯具有二維片狀結構，增加第一石墨烯-樹脂層122和/或第二石墨烯-樹脂層123還有利于提高蒙皮的阻氣性能。總之，以上各方面的因素均有利于提高平流層浮空器蒙皮的穩定性。
[0028]本發明提供的這種平流層浮空器蒙皮，只要具有第一石墨烯-樹脂層122和/或第二石墨烯-樹脂層123，就能夠提高蒙皮的整體導熱性能。在一種優選的實施方式中，鍍鋁PET層121的厚度范圍為15?35 μ m，第一石墨烯-樹脂層122的厚度范圍為25?35 μ m，第二石墨烯-樹脂層123的厚度范圍為25?35 μ m?將第一阻氣層120中各層的厚度控制在上述范圍內，能夠使蒙皮具有較高導熱性能、較高阻氣性能的基礎上兼具較輕的質量。此外，兩層石墨稀-樹脂層中石墨稀的含量優選為10?35wt%。
[0029]在一種優選的實施方式中，第一石墨烯-樹脂層122和/或第二石墨烯-樹脂層123為石墨烯-光敏樹脂膠層。光敏樹脂膠層的制備工藝簡單，有利于降低蒙皮的生產成本。此處光敏樹脂膠層采用的光敏樹脂可以是任意的光敏樹脂，優選地，光敏樹脂包括但不限于為環氧丙烯酸光敏樹脂、酚醛環氧丙烯酸光敏樹脂或丙烯酸聚氨酯光敏樹脂。
[0030]在一種優選的實施方式中，如圖4所示，平流層浮空器蒙