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本書介紹了當今航天器熱控薄膜技術(shù)的發(fā)展水平，特別是詳細介紹了我國在航天器熱控薄膜研究方面的新技術(shù)和新產(chǎn)品。
全書共分為7章。第1章概括地介紹了航天器熱控薄膜相關(guān)的基本知識和物理基礎(chǔ)。第2至第5章介紹了航天器常用的熱控薄膜材料和器件，主要包括單一結(jié)構(gòu)被動熱控薄膜材料、復(fù)合結(jié)構(gòu)被動熱控薄膜材料、智能型熱控薄膜材料和微結(jié)構(gòu)熱控薄膜器件的工作原理和應(yīng)用情況。第6章介紹了航天器常用熱控薄膜材料的制備技術(shù)、表征方法和性能檢測技術(shù)。第7章對熱控薄膜的常規(guī)地面試驗、單一空間環(huán)境試驗和綜合輻照試驗進行了介紹。
本書內(nèi)容新穎，實用性強，適合從事熱控薄膜技術(shù)相關(guān)工作的工程技術(shù)人員和科研人員使用，亦可供大專院校相關(guān)專業(yè)的師生閱讀。

The book introduces development of spacecraft thermal control thin films technologies nowadays，especially the detail of new technologies and new products of thermal control thin films developed in China.
The book consists of 7 chapters.Chapter 1 summarizes fundamental knowledge and physical basis of spacecraft thermal control thin films.From Chapter 2 to Chapter 5，frequently used spacecraft thermal control thin films and devices are introduced，including principles and applications of passive thermal control thin films with single structure，passive thermal control thin films with composite structures，intelligent thermal control thin films and microstructure thermal control thin film devices.Chapter 6 introduces preparation，characterization and detection techniques in common use for spacecraft thermal control thin films.Chapter 7 introduces general ground test，single simulative space environmental test and combined irradiation test for thermal control thin films.
The content of this book is novel and practical.This book is suitable for engineering technicists and scientific researchers who are engaged in thermal control thin film technology，and can also be read by college teachers and students of relative specialty.

航天技術(shù)的發(fā)展促進了衛(wèi)星熱控技術(shù)的進步，其中具有重量輕、穩(wěn)定性好、熱控參數(shù)可設(shè)計等優(yōu)勢的熱控薄膜技術(shù)正成為航天器熱控技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，熱控薄膜產(chǎn)品已由最初的幾種逐漸發(fā)展成幾大類數(shù)十個品種，其在結(jié)構(gòu)、原理、功能、制備技術(shù)及應(yīng)用范圍等方面也出現(xiàn)多樣化趨勢。
在多年技術(shù)研發(fā)及工程實踐中，作者和同行專家、技術(shù)人員普遍感到，航天器熱控薄膜技術(shù)發(fā)展迅速，但目前尚沒有關(guān)于熱控薄膜技術(shù)的較為系統(tǒng)和專門的著作。因此，有必要對熱控薄膜技術(shù)進行一次較為全面的梳理，系統(tǒng)地總結(jié)航天器熱控薄膜技術(shù)體系，撰寫一本關(guān)于熱控薄膜技術(shù)的專著。
本書共有7章，第1章系統(tǒng)論述了航天器熱控薄膜的基本理論、技術(shù)基礎(chǔ)、空間熱環(huán)境及輻射環(huán)境、熱控薄膜的分類、熱控薄膜的應(yīng)用以及熱控薄膜的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢；第2章和第3章按照結(jié)構(gòu)不同先后介紹了單一結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)兩大類常見的10種被動熱控薄膜，較全面地介紹了傳統(tǒng)熱控薄膜的基本概念、熱控原理、功能和特點，用較為翔實的數(shù)據(jù)對國內(nèi)外技術(shù)水平和發(fā)展現(xiàn)狀進行了對比，并分析了此類熱控薄膜未來的發(fā)展趨勢；第4章和第5章介紹了近10年發(fā)展起來的新型熱控薄膜技術(shù)，內(nèi)容涵蓋了國際上主流的幾種智能熱控薄膜和基于MEMS的微結(jié)構(gòu)熱控薄膜技術(shù)，并分別從薄膜的設(shè)計、理論計算、制備方法、性能及特點等方面做了系統(tǒng)的論述；第6章主要介紹了包括真空蒸發(fā)、磁控濺射、微波CVD、溶膠-凝膠法及原子層沉積在內(nèi)的幾種常見薄膜沉積技術(shù)，并介紹了薄膜的結(jié)構(gòu)、組成及電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能的分析方法；第7章介紹了熱控薄膜試驗技術(shù)，內(nèi)容包括相關(guān)的環(huán)境和輻照試驗方法。
本書全面總結(jié)了航天器熱控薄膜的研制經(jīng)驗和研究成果，重點講述了新型熱控薄膜的設(shè)計理論和技術(shù)，對各類熱控薄膜的設(shè)計、制備及相關(guān)測試試驗等盡可能做了較為詳盡的闡述，內(nèi)容涵蓋了傳統(tǒng)熱控薄膜、新型熱控薄膜及智能型熱控薄膜。
本書作者均長期從事航天器熱控薄膜的開發(fā)與研究，主持和參與了多個航天器熱控薄膜材料的研究和型號產(chǎn)品開發(fā)工作，熟悉國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。作者所在單位及團隊開發(fā)的多種熱控薄膜已在我國各類航天器上成功應(yīng)用，各項性能指標均有良好的表現(xiàn)，技術(shù)水平達到了國際先進水平；正在研究的系列新型熱控薄膜，對未來航天器的熱控技術(shù)發(fā)展具有重要支撐作用。書中主要內(nèi)容均為作者的實踐總結(jié)，主要數(shù)據(jù)也來源于科研生產(chǎn)試驗中的實測數(shù)據(jù)，很多數(shù)據(jù)為國內(nèi)最新的研究成果。希望通過本書與國內(nèi)外同行專家分享，也希望本書能夠?qū)教炱鳠峥卦O(shè)計人員、工程技術(shù)人員和研制人員起到一定的參考和借鑒作用。
在本書的撰寫過程中，蘭州空間技術(shù)物理研究所真空技術(shù)與物理重點實驗室（原表面工程技術(shù)國家級重點實驗室）的許旻、王潔冰、王藝、曹生珠、熊玉卿、何延春、王志民、王多書、王蘭喜、楊淼、王金曉、韋波、王虎、吳敢、張玲等同事提供了大量資料，給予了無私的幫助，在此表示衷心的感謝！
在本書申請國防科技圖書出版基金和出版過程中，得到了閔桂榮院士、于登云先生的鼓勵、推薦和支持，特別是閔先生抱病為本書作序，作者在此致以十分的敬意和衷心的感謝！
由于作者水平有限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正！
邱家穩(wěn)
2015年6月

第1章艦用鍋爐的基本結(jié)構(gòu)和工作過程

1.1艦用鍋爐的分類、用途和要求

1.1.1艦用鍋爐的分類和用途

1.1.2艦用鍋爐的要求

1.1.3艦用鍋爐材料及其要求

1.2艦用蒸汽鍋爐的基本結(jié)構(gòu)和工作過程

1.2.1艦用自然循環(huán)蒸汽鍋爐

1.2.2艦用直流式蒸汽鍋爐

1.2.3艦用強制循環(huán)蒸汽鍋爐

1.2.4艦用蒸汽鍋爐的工作過程

1.3艦用蒸汽鍋爐的特性

第2章燃油及其燃燒產(chǎn)物

2.1艦用鍋爐用燃油及其特性

2.1.1艦用鍋爐用燃油

2.1.2燃油的物理化學(xué)特性

2.2燃油燃燒所需的空氣量

2.2.1可燃元素燃燒所需氧量和產(chǎn)生的產(chǎn)物量

2.2.2理論空氣量

2.2.3實際空氣量和空氣過余系數(shù)

2.3燃燒產(chǎn)生的煙氣量

2.3.1設(shè)計熱力計算

2.3.2煙氣分析

2.3.3校核熱力計算

2.4空氣和煙氣的焓

2.4.1空氣焓

2.4.2煙氣焓

第3章燃燒原理及燃燒設(shè)備

3.1燃燒的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)

3.1.1化學(xué)反應(yīng)速度及質(zhì)量作用定律

3.1.2阿累尼烏斯定律及活化能

3.1.3影響化學(xué)反應(yīng)速度的主要因素

3.1.4鏈鎖反應(yīng)
第1章概論

1.1航天器熱控與熱控薄膜

1.2熱控薄膜的分類與特點

1.2.1熱控薄膜的定義

1.2.2熱控薄膜的特點

1.2.3熱控薄膜的分類

1.3熱控薄膜技術(shù)相關(guān)理論與熱控原理

1.3.1熱控薄膜的熱控性能參數(shù)

1.3.2紅外發(fā)射率基礎(chǔ)理論

1.3.3熱控薄膜材料的控溫原理

1.4熱控薄膜的空間環(huán)境適應(yīng)性

1.4.1熱環(huán)境對熱控薄膜的要求

1.4.2電磁輻照環(huán)境對熱控薄膜的要求

1.4.3空間粒子輻照對熱控薄膜的要求

1.4.4原子氧環(huán)境對熱控薄膜的要求

第2章單一結(jié)構(gòu)被動熱控薄膜

2.1聚酰亞胺鍍鍺膜熱控薄膜

2.1.1基本概念

2.1.2研究進展

2.1.3發(fā)展趨勢

2.2多層隔熱反射屏熱控薄膜

2.2.1基本概念

2.2.2研究進展

2.3SiO2熱控薄膜

2.3.1基本概念

2.3.2研究進展

2.3.3發(fā)展趨勢

2.4TiAlN熱控薄膜

2.4.1基本概念

2.4.2研究進展

2.4.3發(fā)展趨勢

2.5高熱導(dǎo)金剛石薄膜

2.5.1基本概念

2.5.2研究進展

2.5.3發(fā)展趨勢

2.6黑色熱控薄膜

2.6.1基本概念

2.6.2研究進展

2.6.3發(fā)展趨勢

2.7單一結(jié)構(gòu)熱控薄膜的優(yōu)缺點及適用性

第3章復(fù)合結(jié)構(gòu)被動熱控薄膜

3.1玻璃型二次表面鏡

3.1.1基本概念

3.1.2研究進展

3.1.3發(fā)展趨勢

3.2柔性二次表面鏡

3.2.1基本概念

3.2.2研究進展

3.2.3發(fā)展趨勢

3.3金屬-陶瓷(介質(zhì))復(fù)合熱控薄膜

3.3.1基本概念

3.3.2研究進展

3.3.3發(fā)展趨勢

3.4CCAg光學(xué)多層復(fù)合熱控薄膜

3.4.1基本概念

3.4.2研究進展

3.4.3發(fā)展趨勢

3.5復(fù)合結(jié)構(gòu)被動熱控薄膜的優(yōu)缺點及適用性

第4章智能型熱控薄膜

4.1二氧化釩智能型熱控薄膜

4.1.1基本概念

4.1.2研究進展

4.1.3發(fā)展趨勢

4.2稀土錳氧化物摻雜智能熱控薄膜

4.2.1稀土錳氧化物摻雜材料基本概念

4.2.2研究進展

4.2.3發(fā)展趨勢

4.3電致變色熱控器件

4.3.1基本概念

4.3.2研究進展

4.3.3發(fā)展趨勢

4.4智能型熱控薄膜的優(yōu)缺點及適用性

第5章微結(jié)構(gòu)熱控薄膜器件

5.1MEMS熱控百葉窗

5.1.1基本概念

5.1.2微型熱控百葉窗國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

5.1.3扭轉(zhuǎn)式微型熱控百葉窗結(jié)構(gòu)設(shè)計

5.1.4扭轉(zhuǎn)式微型熱控百葉窗材料選擇

5.1.5扭轉(zhuǎn)式微型熱控百葉窗的機電特性的理論分析

5.1.6扭轉(zhuǎn)式微型熱控百葉窗有限元仿真模擬

5.1.7仿真分析結(jié)果與解析計算結(jié)果對比

5.1.8微型熱控百葉窗原理樣件研制

5.1.9微型熱控百葉窗發(fā)展趨勢

5.2微型熱開關(guān)輻射器

5.2.1基本概念

5.2.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

5.2.3微型熱開關(guān)輻射器設(shè)計

5.2.4微型熱開關(guān)輻射器驅(qū)動電壓計算

5.2.5仿真分析

5.2.6微型熱開關(guān)輻射器熱性能理論分析

5.2.7微型熱開關(guān)輻射器制備

5.2.8發(fā)展趨勢

5.3薄膜電加熱器

5.3.1基本概念

5.3.2研究進展

第6章熱控薄膜制備、表征與檢測

6.1熱控薄膜制備

6.1.1真空蒸鍍技術(shù)

6.1.2磁控濺射技術(shù)

6.1.3微波CVD技術(shù)

6.1.4溶膠-凝膠法

6.1.5原子層沉積技術(shù)

6.1.6熱控薄膜制備方案的選擇及關(guān)鍵技術(shù)途徑

6.2熱控薄膜表征

6.2.1薄膜材料的晶體結(jié)構(gòu)分析

6.2.2薄膜材料的微觀結(jié)構(gòu)分析

6.2.3薄膜材料的化學(xué)組成分析

6.2.4薄膜材料的光學(xué)性能分析

6.2.5薄膜材料的電學(xué)性能分析

6.3熱控薄膜檢測

6.3.1薄膜材料熱導(dǎo)率檢測技術(shù)

6.3.2太陽吸收率檢測技術(shù)

6.3.3紅外發(fā)射率檢測技術(shù)

第7章熱控薄膜試驗技術(shù)

7.1地面環(huán)境試驗

7.1.1熱控薄膜濕熱試驗

7.1.2熱控薄膜附著力試驗

7.2單一模擬空間環(huán)境試驗

7.2.1真空-紫外輻照試驗

7.2.2真空-質(zhì)子輻照試驗

7.2.3真空-電子輻照試驗

7.2.4原子氧試驗

7.2.5熱真空試驗

7.2.6充放電試驗

7.3綜合模擬空間環(huán)境試驗

參考文獻

CONTENTS

Chapter 1Introduction

1.1Spacecraft thermal control and thermal control thin films

1.2Classification and properties of thermal control thin films

1.2.1Definition of thermal control thin films

1.2.2Properties of thermal control thin films

1.2.3Classification of thermal control thin films

1.3Theories and principles of thermal control thin film technology

1.3.1Thermal control parameters of thermal control thin films

1.3.2Theories of infrared emissivity

1.3.3Thermal control principles of thermal control thin films

1.4Space environmental adaptability of thermal control thin films

1.4.1Thermal control requirement for thermal control
thin films

1.4.2Eletromagnetic radiation protection requirement for
thermal control thin films

1.4.3Space particle irradiation protection requirement for
thermal control thin films

1.4.4Atomic oxygen protection requirement for thermal
control thin films

Chapter 2Passive thermal control thin films with single structure

2.1Germanium coated polyimide thermal control thin film

2.1.1Basic concept

2.1.2Research progress

2.1.3Trend in development

2.2Multilayer heat insulation reflective plate thermal control
thin film

2.2.1Basic concept

2.2.2Research progress

2.3Silicon dioxide thermal control thin film

2.3.1Basic concept

2.3.2Research progress

2.3.3Trend in development

2.4TiAlN thermal control thin film

2.4.1Basic concept

2.4.2Research progress

2.4.3Trend in development

2.5High heat conductivity diamond thermal control thin film

2.5.1Basic concept

2.5.2Research progress

2.5.3Trend in development

2.6High absorptivity thermal control thin film

2.6.1Basic concept

2.6.2Research progress

2.6.3Trend in development

2.7Properties and applicability of passive thermal control thin films
with single structure

Chapter 3Passive thermal control thin films with composite
structures
3.1Glass second surface mirror

3.1.1Basic concept

3.1.2Research progress

3.1.3Trend in development

3.2Flexible second surface mirror

3.2.1Basic concept

3.2.2Research progress

3.2.3Trend in development

3.3Metal-ceramic(dielectric) composite thermal control thin film

3.3.1Basic concept

3.3.2Research progress

3.3.3Trend in development

3.4CCAg optical multilayer composite thermal control thin film

3.4.1Basic concept

3.4.2Research progress

3.4.3Trend in development

3.5Properties and applicability of passive thermal control thin films
with composite structures

Chapter 4Intelligent thermal control thin films

4.1Vanadium dioxide intelligent thermal control thin film

4.1.1Basic concept

4.1.2Research progress

4.1.3Trend in development

4.2Rare earth manganese oxide doped intelligent thermal control
thin film

4.2.1Basic concept of rare earth manganese oxide doped
materials

4.2.2Research progress

4.2.3Trend in development

4.3Electrochromic thermal control device

4.3.1Basic concept

4.3.2Research progress

4.3.3Trend in development

4.4Properties and applicability of intelligent thermal control
thin films

Chapter 5Microstructure thermal control thin film devices

5.1MEMS thermal control louvers

5.1.1Basic concept

5.1.2Research status of MEMS thermal control louvers at home
and abroad

5.1.3Configuration design of torsion type MEMS thermal control
louvers

5.1.4Material selection of torsion type MEMS thermal control
louvers

5.1.5Theoretical analysis of electromechanical characteristics for
torsion type MEMS thermal control louvers

5.1.6Finite element simulation of torsion type MEMS thermal
control louvers

5.1.7Comparison of finite element simulation and analytic
calculation

5.1.8Principled sample preparation of MEMS thermal control
louvers

5.1.9Trend in development of MEMS thermal control louvers

5.2Minitype thermal switch radiator

5.2.1Basic concept

5.2.2Research status at home and abroad

5.2.3Design of minitype thermal switch radiator

5.2.4Drive voltage calculation of minitype thermal switch
radiator

5.2.5Simulation of minitype thermal switch radiator

5.2.6Theoretical analysis of heat characteristics for minitype
thermal switch radiator

5.2.7Preparation of minitype thermal switch radiator

5.2.8Trend in development

5.3Thin film electric heater

5.3.1Basic concept

5.3.2Research progress

Chapter 6Preparation, characterization and detection of thermal
control thin films
6.1Preparation of thermal control thin films

6.1.1Vacuum evaporation

6.1.2Magnetron sputtering

6.1.3Microwave CVD

6.1.4Sol-Gel

6.1.5Atomic layer deposition

6.1.6Preparation method selection and key technology of thermal
control films

6.2Characterization of thermal control thin films

6.2.1Crystal structure analysis of thin films

6.2.2Microstructure analysis of thin films

6.2.3Chemical composition analysis of thin films

6.2.4Optical performance analysis of thin films

6.2.5Electrical performance analysis of thin films

6.3Detection of thermal control thin films

6.3.1Thermal conductivity detection of thin films

6.3.2Solar absorption detection of thin films

6.3.3Infrared emissivity detection of thin films

Chapter 7Test technique for thermal control thin films

7.1Ground environmental test

7.1.1Damp heat test of thermal control thin films

7.1.2Adhesion test of thermal control thin films

7.2Simulative individual space environmental test

7.2.1Vacuum-ultraviolet irradiation test

7.2.2Vacuum-proton irradiation test

7.2.3Vacuum-electron irradiation test

7.2.4Atomic oxygen test

7.2.5Thermal vacuum test

7.2.6Charge-discharge test

7.3Combined irradiation test

Reference

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