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  • 冷劲松课题组在国际上首次实现基于形状记忆聚

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  哈工大报讯(兰鑫刘立武文/图)我校冷劲松教讲课题组研制的“基于形式印象聚拢物智能复合质料构造的可伸开柔性太阳能电池体系”,2019年12月27日搭载中邦空间技能斟酌院研制的履行二十号卫星正在海南文昌随长征五号火箭凯旋飞天。动作卫星的紧要使命之一,该体系于2020年1月5日凯旋竣事了症结技能试验,正在邦际上初度实行了基于形式印象聚拢物复合质料构造的柔性太阳能电池的正在轨可控伸开,总体单元以为:处分了柔性太阳能电池的地面卷曲锁紧-正在轨可控伸开-伸开后高刚度可承载的困难。

  太阳能电池动作航天飞翔器的症结部件之一,平常必要经验“地面筑制-折叠收拢-发射至太空-空间伸开”四个步伐之后,能力实行正在轨事情。将来下一代大型或超大型空间构造对能源体系提出了极高的条件,柔性太阳能电池动作太阳能电池进展的新趋向之一,具有质料轻、柔韧性好、收纳比上等利益,但正在航天使用历程中也存正在收拢锁紧、驱动伸开和伸开后刚度较低等困难。

  正在杜善义院士、韩杰才院士的领导下,我校复合质料与构造斟酌所于20世纪90年代初就正在邦内较早地确立了智能质料与构造的斟酌倾向。正在其“理工联合,欢乐斗牛在线玩任职航天”进展理念的诱导下,冷劲松教讲课题组从事智能质料构造力学及其正在航天、航空、生物医学等规模的使用斟酌。2006年开端,课题组展开形式印象聚拢物及其复合质料构造的斟酌,自决研发了合用于航天境况的众品种、区别系列的形式印象聚拢物质料,这些质料能满意上下轨道等区别极度空间境况的需求。与形式印象合金(Shape Memory Alloy)区别,形式印象聚拢物(Shape Memory Polymer)是一种饱动相应聚拢物质料(睹图1),具有主动可控大变形(20%-500%)、驱动体例众样、刚度可变等特质,可被策画成集驱动与承载功效一体化的部件,构造浅易,牢靠性高,将来希望片面替换庞大的机电驱动体系。

  本次搭载的“基于形式印象聚拢物智能复合质料构造的可伸开柔性太阳能电池体系”,紧要征求哈工大研制的形式印象复合质料锁紧开释机构、形式印象聚拢物复合质料可伸开梁和上海空间电源斟酌所研制的柔性太阳能薄膜电池。基于复合质料力学外面和构造精采化策画,形式印象聚拢物复合质料构造可能实行柔性太阳能电池的锁紧、开释和伸开,及伸开后高刚度可承载等功效。正在卫星发射历程中,形式印象复合质料锁紧开释机构可能供给并实行高刚度锁紧;入轨后,竣事正在轨牢固、无攻击的解锁;伸开历程中,通过形式印象聚拢物复合质料可伸开梁的可控扩张,驱动柔性太阳能薄膜电池伸开(睹图2);伸开后,形式印象聚拢物复合质料梁构造的刚度答复到与常光复合质料构造相当的秤谌,其伸开状况的基频较高,供给高刚度承载功效。本次搭载的可伸开柔性太阳能电池体系,欢乐斗牛在线玩通过形式印象聚拢物复合质料构造实行了锁紧、开释和构造伸开的功效,没有采用古板的火工离散装备、搭钮及电机驱动等门径,构造浅易,解锁和伸开历程险些无攻击,伸开时辰和历程可控,伸开后构造的刚度较高。

  正在中邦空间技能斟酌院通讯卫星工作部的肆意援手和助助下,“基于形式印象聚拢物智能复合质料构造的柔性太阳能电池体系”于2020年1月5日凯旋正在轨验证,这是继2016年哈工大正在邦际上初度实行地球同步轨道境况下形式印象聚拢物复合质料的正在轨验证之后,正在邦际上初度实行了基于形式印象聚拢物复合质料构造的柔性太阳能电池体系的正在轨可控伸开,两次正在轨使命的凯旋,象征着我邦智能质料及其航天器构造的斟酌处于邦际前线。正在前期技能堆集的根本上,基于形式印象聚拢物复合质料的智能构造,还将使用于我邦初度火星探测使命—“天问-1号”。将来,联系技能也希望使用于深空探测、空间站、探月工程、卫星等区别航天器平台中的空间可伸开构造、锁紧开释机构及柔性太阳能电池体系(睹图3),正在航天、航空、汽车、高端装置、智能筑制、呆板人及生物医疗等规模具有平常的使用前景。

  图3 基于形式印象聚拢物复合质料构造的可伸开柔性太阳能电池阵列的事情示图谋




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