基于Si光栅结构热致变色薄膜研究(2)
1 引言
1.1课题研究意义及背景
由于航天器是在太空工作，因此它的工作环境是相当的严峻，而为了使航天器内
的仪器都处于适当的温度范围内，这就需要控制和调节好航天器内外的换热过程， 保
证航天器能在各种情况下正常工作，因此航天器热控技术的发展刻不容缓。
航天器的热控技术非常丰富，可以在很多场合都有作用。但从总体来说，一般分
为主动式和被动式两种热控制技术。被动式热控制是通过选取不同的热控材料和合理
的总装布局来处理航天器内外的热交换器，使航天器的各部分控制器件在各种温度下
都能正常工作，除此之外，被动热控技术还包括热控涂层和多层隔热组件的应用， 尽
可能减少实现航天器与外部环境的不可控制换热，降低外太空环境对航天器的影响。
虽然被动式控制本身没有什么调节温度的能力，但是它易操作，且很稳定，是热控制
的重要办法。主动式热控制，就是当外在温度发生变化时，它能够自动调节航天器的
内部设备温度，使其保持在能够正常工作的温度范围内。主动热控制根据不同的传热
方式分为传导式，对流式，和辐射式。
时代在进步，航天发展也是紧跟时代的脚步，航天器越来越精小，为了迎合这种
“小”的技术，就需要先进的热控技术的支持。热惯性小是小型航天器发展的一大瓶
颈之处，只有使其受温度波动的影响变小，才能满足航天器的要求。而传统的热控技
术，因体积大，不节能，难以使其能量供应充足，在成本上也是一大问题，这些都是
微小航天器发展受阻的原因。因此，发展先进的热控器件是关键。假如可以制备一种
材料，它可以根据自身温度高低， 自动调节自身的辐射特性，在低温时表现低发射率，
减少向外散热；在高温时表现高发射率，向外辐射大量热量，就可以很好地满足微小
卫星的要求， 实现对卫星温度的智能控制。 热致变色材料就可以很好地解决这个问题，
当温度低于居里温度时，材料会呈现出低发射率的金属态特性，当温度高于居里温度
时材料呈现出高发射率的绝缘态特性。我们知道热辐射特性和材料的表面特征以及材
料的内在属性都有关系，现有文献资料主要从材料本身属性着手，对其热质变色材料
性能展开研究。例如，李强[1]
等人研究了碱金属掺杂对热致变色氧化物的居里温度和
相转变温度的影响；李庆斌[2]
研究了烧结参数对钙钛矿热致变色材料辐射特性的影响。本文从材料形貌角度，将一文光栅结构引入热致变色材料的的特性研究，提出了
一种改善热致变色性能的新的途径。
1.2 国内外研究现状
加拿大科学家也对热致变色材料进行了深入的研究，他们采用脉冲激光沉积法
(PLD)在单晶硅和金属基片上制备了 La1-xAxMnO3(x=0.175, 0.3)薄膜[3,4]
，薄膜厚度为
150nm。测量薄膜样品的发射率，结果显示不同基片上的薄膜在200K至 400K的温度
范围内发射率都出现改变，相比较而言，金属基片上的薄膜的发射率变化更明显。 同
时对比了在单晶Si、单晶氧化铝（Al2O3）和金属基片上采用PLD 和磁控溅射法制备
La1-xAxMnO3薄膜的物相结构和变温发射率，结果表明基片对薄膜的晶体结构很大影
响。
日本 NEC 公司通过溶胶凝胶法在氧化锆（YSZ）基片上制备了 La0.9Sr0.1MnO3、
La0.825Sr0.175MnO3和 La0.7Sr0.3MnO3三种组份的热致变色薄膜，并进行 900℃的退火处
理，薄膜厚度从 450 到 1500nm 不等。测量了薄膜在 1.3μm 到 27μm 波长范围内的光
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