平流层浮空器蒙皮及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及浮空器制造技术领域，具体而言，涉及一种平流层浮空器蒙皮及其制备方法。
【背景技术】
[0002]平流层浮空器是随着科学技术不断发展起来的一种新型近空间多功能飞行平台。它不同于飞行在航空层中的飞机、低空浮空器，也不同于工作在低轨道上的卫星，它有非常广泛的军事及民用价值，例如在导弹防御、反恐、通信、遥感、空间观测和大气测量等方面都具有极大的应用价值。
[0003]蒙皮作为浮空器的主要结构，其性能的高低直接影响了浮空器的应用性能。平流层浮空器飞行高度一般在18?24km附近，该区域空气稀薄，密度大约是地表空气密度的1/14，太阳光的辐照强度要比低空环境强很多。而蒙皮接收太阳光照射的部分的升温速率较快，如果没有良好的导热性，便极易导致蒙皮中的气体因为受热不均匀而发生局部涨破。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种平流层浮空器蒙皮及其制备方法，以解决现有技术中平流层浮空器蒙皮导热性差而容易在太阳光的照射下局部涨破的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种平流层浮空器蒙皮，其依序包括耐候层、第一阻气层及承力层；其中，第一阻气层包括:聚合物薄膜，其具有第一表面和远离第一表面的第二表面；以及位于聚合物薄膜的第一表面上的第一石墨烯层，和/或位于聚合物薄膜的第二表面上的第二石墨烯层。
[0006]进一步地，聚合物薄膜为聚乙烯醇树脂层或PET树脂层；当聚合物薄膜为PET树脂层时，PET树脂层靠近耐候层的表面上还具有镀铝层。
[0007]进一步地，聚合物薄膜的厚度范围为20?75 μ m，第一石墨烯层和/或第二石墨烯层的厚度范围为0.35?10nm0
[0008]进一步地，平流层浮空器蒙皮还包括设置于承力层远离第一阻气层的一侧的第二阻气层，第二阻气层为石墨烯-热塑性聚氨酯胶层。
[0009]进一步地，第二阻气层的厚度范围为8?35 μ m。
[0010]进一步地，耐候层为ETFE层、PVDF层或PVDC层，和/或承力层为PBO织物层、芳纶纤维织物层或聚乙烯纤维织物层。
[0011]进一步地，耐候层的厚度范围为10?50 μ m，承力层的厚度范围为80?300 μ m。
[0012]进一步地，耐候层与第一阻气层之间还设置有第一胶层；和/或第一阻气层与承力层之间还设置有第二胶层。
[0013]进一步地，第一胶层为热塑性聚氨酯层；和/或第二胶层为热塑性聚氨酯层。
[0014]另外，本发明还提供了一种平流层浮空器蒙皮的制备方法，其包括以下步骤:在聚合物薄膜的第一表面上形成第一石墨烯层，和/或在聚合物薄膜的第二表面上形成第二石墨烯层，进而形成第一阻气层；以及将耐候层、第一阻气层及承力层依次叠放，然后经热压形成平流层浮空器蒙皮。
[0015]进一步地，当第一阻气层包括聚合物薄膜及位于聚合物薄膜的第一表面上的第一石墨烯层，或者，第一阻气层包括聚合物薄膜及位于聚合物薄膜的第二表面上的第二石墨烯层时，形成第一阻气层的步骤包括:
[0016]SI，通过化学气相沉积法在基材表面形成第一预备石墨烯层；
[0017]S2，将热剥离型胶带粘结在第一预备石墨烯层表面上，然后刻蚀以去除第一预备层中的基材，得到预处理胶带；以及
[0018]S3，将预处理胶带粘结在聚合物薄膜上，使第一预备石墨烯层与聚合物薄膜相邻，在95?150°C温度下热处理5?lOmin，剥离预处理胶带中的热剥离型胶带，形成第一阻气层；
[0019]当第一阻气层包括聚合物薄膜，位于聚合物薄膜的第一表面上的第一石墨烯层，以及位于聚合物薄膜的第二表面上的第二石墨烯层时，形成第一阻气层的步骤包括:
[0020]Al，执行步骤S1、S2及S3，形成预备阻气层；
[0021]A2，重复步骤SI，在基材上形成第二预备石墨烯层；重复步骤S2，形成预处理胶带；以及
[0022]A3，将预处理胶带粘结在预备阻气层表面上，并使预备阻气层中的聚合物薄膜与预处理胶带上的第二预备石墨稀层接触，在95?150°C温度下热处理5?lOmin，剥离预处理胶带中的热剥离型胶带，形成第一阻气层；
[0023]其中，基材为铜板或铝板。
[0024]进一步地，将耐候层、第一阻气层及承力层依次叠放的步骤之前，在承力层远离第一阻气层的一侧表面上形成第二阻气层；形成第二阻气层的步骤包括:在承力层的一侧表面上形成石墨烯-热塑性聚氨酯胶层，进而形成一侧表面形成有第二阻气层的承力层。
[0025]进一步地，将耐候层、第一阻气层及一侧表面形成有第二阻气层的承力层依次叠放的过程中，还包括以下步骤:在耐候层与第一阻气层之间放置第一胶层固态预备层，和/或在第一阻气层与承力层之间放置第二胶层固态预备层，然后热压形成平流层浮空器蒙皮。
[0026]进一步地，将耐候层、第一阻气层及一侧表面形成有第二阻气层的承力层依次叠放的过程中，还包括以下步骤:在耐候层靠近第一阻气层的表面涂覆第一胶层液态预备层，和/或在第一阻气层靠近承力层的表面涂覆第二胶层液态预备层，然后热压形成平流层浮空器蒙皮。
[0027]本发明提供了一种平流层浮空器蒙皮及其制备方法，该平流层浮空器蒙皮中，第一阻气层中除了聚合物薄膜以外，还包括位于聚合物薄膜表面上的石墨烯层。石墨烯具有较高的导热率，在聚合物薄膜的表面上引入石墨烯层，能够明显提高平流层浮空器蒙皮的整体导热性能。在实际应用过程中，第一石墨烯层和/或第二石墨烯层能够将照射至蒙皮的太阳光热能迅速传导至整个蒙皮，从而达到整体快速散热的目的，并使蒙皮整体保持较为均匀的温度。这就有利于防止蒙皮局部过热使其中的气体被局部加热，降低蒙皮因内部气体受热不均而发生局部涨破的几率。另外，石墨烯的加入还能够提高蒙皮的整体力学性能。同时，石墨烯是一种二维层状、单原子厚度的碳单子，具有大的比表面积和很高的透明度，在聚合物薄膜的表面上引入石墨烯层能够有效改善第一阻气层的阻气性能，从而提高整个蒙皮的阻气性能。总之，以上各方面的因素均有利于提高平流层浮空器蒙皮的稳定性。
【附图说明】
[0028]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0029]图1示出了根据本发明的一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0030]图2示出了根据本发明的另一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0031]图3示出了根据本发明的又一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；以及
[0032]图4示出了根据本发明的又一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0034]正如【背景技术】部分所介绍的，现有的平流层浮空器采用的蒙皮的导热性较差，易在太阳光的照射下发生局部涨破。为了解决这一问题，本发明提供了一种平流层浮空器蒙皮，其依序包括耐候层110、第一阻气层120及承力层130 ;其中，如图1所示，第一阻气层120包括聚合物薄膜121，其具有第一表面和远离第一表面的第二表面，以及位于聚合物薄膜121的第一表面上的第一石墨烯层122 ;或者，如图2所示，第一阻气层120包括聚合物薄膜121，以及位于聚合物薄膜121的第二表面上的第二石墨烯层123 ;或者，如图3所示，第一阻气层120包括聚合物薄膜121，以及位于聚合物薄膜121的第一表面上的第一石墨烯层122和位于聚合物薄膜121的第二表面上的第二石墨烯层123。
[0035]上述聚合物薄膜121的第一表面是指聚合物薄膜121靠近耐候层110的表面，上述聚合物薄膜121的第二表面是指聚合物薄膜121远离耐候层110的表面。
[0036]本发明所提供的上述平流层浮空器蒙皮中，第一阻气层120中除了聚合物薄膜121以外，还包括位于聚合物薄膜121表面上的石墨烯层。石墨烯具有较高的导热率，单层石墨烯材料的导热系数可以高达5300W/(m.K)，且当其厚度为0.335nm时，杨氏模量可高达lTPa，断裂强度高达130GPa。在聚合物薄膜121的表面上引入石墨烯层，能够明显提高平流层浮空器蒙皮的整体导热性能。在实际应用过程中，第一石墨烯层122和/或第二石墨烯层123能够将照射至蒙皮的太阳光热能迅速传导至整个蒙皮，从而达到整体快速散热的目的，并使蒙皮整体保持较为均匀的温度。这就有利于防止蒙皮局部过热使其中的气体被局部加热，降低蒙皮因内部气体受热不均而发生局部涨破的几率。另外，石墨烯的加入还能够提高蒙皮的整体力学性能。另外，石墨烯是一种二维层状、单原子厚度的碳单子，具有大的比表面积和很高的透明度，