碳基高导热材料及其在航天器上的应用

摘要

在分析航天器对于高导热材料的需求及应用特点的基础上,将碳基导热材料分为高导热石墨扩热板和高导热柔性石墨膜,总结了其在航天器上的典型应用场景。高导热柔性石墨膜可用于复杂结构等温化设计、柔性热传输等,高导热石墨扩热板可用于大功率元器件或设备扩热与传输。针对现有柔性导热材料柔韧性差、尺寸小、厚度薄等应用瓶颈,采用固相发泡技术制备石墨气泡,再通过机械辊压将其压制成表面含“褶皱”的石墨膜,利用热塑性加工技术,研制了热导率优于750 W/(m·K)的亚毫米级厚的高导热柔性石墨膜,将抗拉强度由6 MPa提高至20 MPa,厚度由几十微米提高至亚毫米级,同时使其尺寸可延展,将其应用于航天器大型载荷安装结构,温度梯度由8.9℃减小到2.5℃,可有效提高航天器低热导率结构件的等效热导率;采用高温热压技术制备高导热石墨基材,并通过磁控溅射的方式在石墨表面完整沉积金属镀层,解决了表面掉黑的问题,成功应用于某卫星固态存储器大功率器件散热。