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空间增阻薄膜结构研究进展及关键技术

机械工程学报 2020年第13期56卷 156-164页

作者：彭福军恽卫东耿海峰上海宇航系统工程研究所上海201108 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201108

概述空间碎片的严峻形势和碎片减缓领域未来趋势,梳理国内外小卫星星座计划,介绍卫星离轨规范问题最新进展;提出空间增阻薄膜结构技术因成本低、技术成熟度高,对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性,最易于推广应用于空间碎片减缓;对... 详细信息

概述空间碎片的严峻形势和碎片减缓领域未来趋势,梳理国内外小卫星星座计划,介绍卫星离轨规范问题最新进展;提出空间增阻薄膜结构技术因成本低、技术成熟度高,对不同规格低轨道类航天器具有很好适用性,最易于推广应用于空间碎片减缓;对空间增阻薄膜结构技术国内外发展现状进行梳理,并提出空间增阻薄膜结构主要关键技术,对增阻薄膜结构构型设计技术、长寿命材料技术、折叠展开技术和低成本设计技术等进行分析。分析表明,未来星座计划迅速发展将进一步加剧空间碎片严峻形势;现有的碎片减缓规则不能满足要求,新的规则将很快推出,对增阻离轨薄膜结构技术提出了迫切需求;目前空间增阻薄膜结构的主要关键技术都取得了突破,并已完成搭载验证,具备用于卫星离轨的条件。

关键词：空间碎片离轨薄膜结构

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充气薄膜结构的悬垂和充气展开过程

浙江大学学报（工学版） 2011年第1期45卷 75-80页

作者：徐彦关富玲川口健一浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 东京大学生产技术研究所

为了模拟充气薄膜结构的初始状态和充气运动过程,采用索网代替薄膜曲面.基于广义逆矩阵理论将位移增量中的弹性位移和刚体位移分开,分析薄膜的刚体运动,给出结构稳定的条件方程,分析薄膜的悬垂力学性能.利用空气分子数法得到气体体积的... 详细信息

为了模拟充气薄膜结构的初始状态和充气运动过程,采用索网代替薄膜曲面.基于广义逆矩阵理论将位移增量中的弹性位移和刚体位移分开,分析薄膜的刚体运动,给出结构稳定的条件方程,分析薄膜的悬垂力学性能.利用空气分子数法得到气体体积的约束方程,求解充气展开分析的基本方程,得到结构的展开过程.将该方法用于分析六边形充气气枕,得到气枕在重力作用下的悬垂状态和充气展开过程的各个状态,稳定性判别参数不断趋向于零.分析结果验证了该方法可以用于分析柔性结构充气展开的整个过程.

关键词：薄膜结构广义逆矩阵理论空气分子数法悬垂分析充气展开分析

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离子注入对C_(60)薄膜结构的影响

物理学报 1999年第7期48卷 1269-1274页

作者：姚江宏许京军张光寅邹云娟陈光华杨茹金永范南开大学物理系北京工业大学应用物理系中国科学院近代物理研究所

利用高能离子注入技术系统地研究了不同剂量、不同种类离子注入对Ｃ６０薄膜结构的影响，并利用Ｒａｍａｎ光谱对其结构进行分析．结果表明：中等能量的离子注入会影响Ｃ６０薄膜的结构，使Ｃ６０分子薄膜产生聚合和非晶碳化现象，但上... 详细信息

利用高能离子注入技术系统地研究了不同剂量、不同种类离子注入对Ｃ６０薄膜结构的影响，并利用Ｒａｍａｎ光谱对其结构进行分析．结果表明：中等能量的离子注入会影响Ｃ６０薄膜的结构，使Ｃ６０分子薄膜产生聚合和非晶碳化现象，但上述现象的出现与注入离子的剂量大小有关，并存在一注量阈值，只有在此阈值之上，Ｃ６０薄膜结构才发生改变。

关键词：碳60 薄膜结构离子注入拉曼光谱分析

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脉冲溅射V_2O_5薄膜结构和性能研究

光学学报 2004年第6期24卷 743-746页

作者：许旻贺德衍兰州大学物理科学技术学院

V2 O5薄膜具有很好的离子注入 /退出可逆性 ,是最有潜力的锂离子储存层的候选材料之一。它的电学特性与制备方法、化学计量比、结构和取向等有直接关系 ,仔细控制工艺参量是制备出在锂电池上应用的V2 O5薄膜关键。研究中采用脉冲磁控反... 详细信息

V2 O5薄膜具有很好的离子注入 /退出可逆性 ,是最有潜力的锂离子储存层的候选材料之一。它的电学特性与制备方法、化学计量比、结构和取向等有直接关系 ,仔细控制工艺参量是制备出在锂电池上应用的V2 O5薄膜关键。研究中采用脉冲磁控反应溅射方法 ,通过精确地控制氧分压、基底温度等关键工艺参量 ,在石英玻璃和硅片上制备V2 O5薄膜。利用X射线衍射和X射线光电子谱 ,分析了薄膜的成分、相结构、结晶和价态情况 ,用原子力显微镜表征了薄膜的微观结构 ,用分光光度计测量从 2 0 0～ 2 5 0 0nm波段V2 O5薄膜的透射和反射光谱 ,对薄膜的电学性能也进行了测量和分析。结果表明 ,V2 O5薄膜纯度高、相结构单一、结晶度好。高低温电阻变化 2个量级 ,薄膜的光学能隙为 2 .4 6eV。

关键词：氧化钒薄膜薄膜结构脉冲磁控反应溅射法原子力显微镜表征结晶度光学能隙电学性质

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可展开薄膜结构折叠方式和展开过程研究

工程力学 2008年第5期25卷 176-181页

作者：徐彦关富玲浙江大学空间结构研究中心杭州310027

薄膜材料广泛运用于太空可展开航天器,薄膜的折叠和展开分析是其中的关键技术。从树叶的仿生学出发,提出薄膜结构的几种折叠方式。建立弹簧-质点系统描述薄膜材料,模拟薄膜结构的展开过程。薄膜展开过程中薄膜不可避免地发生自身的接触... 详细信息

薄膜材料广泛运用于太空可展开航天器,薄膜的折叠和展开分析是其中的关键技术。从树叶的仿生学出发,提出薄膜结构的几种折叠方式。建立弹簧-质点系统描述薄膜材料,模拟薄膜结构的展开过程。薄膜展开过程中薄膜不可避免地发生自身的接触碰撞,提出了自接触对的判别准则,采用罚函数法有效地解决薄膜自接触问题。分析了三种折叠方式的薄膜的展开过程,并进行比较,叶外折叠方式和Miura折叠法比较适合平面薄膜的折叠。

关键词：薄膜结构可展开折叠方式弹簧-质点系统展开模拟

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空气对预应力薄膜结构模态的影响

浙江大学学报（工学版） 2015年第6期49卷 1123-1127页

作者：陈宇峰陈务军邱振宇赵兵上海交通大学空间结构研究中心上海200240

为了提供薄膜结构模态测试和校验的分析方法,揭示空气对预应力薄膜结构模态的影响,分别采用直接施加初应力和施加温度荷载的方法给薄膜结构导入预应力,并分析预应力引入方式对模态的影响.基于流固耦合势流体原理,研究空气对预应力薄膜... 详细信息

为了提供薄膜结构模态测试和校验的分析方法,揭示空气对预应力薄膜结构模态的影响,分别采用直接施加初应力和施加温度荷载的方法给薄膜结构导入预应力,并分析预应力引入方式对模态的影响.基于流固耦合势流体原理,研究空气对预应力薄膜模态的影响.利用双轴张拉装置和无接触激光测振系统对ETFE薄膜阵面进行模态实验和识别,并验证数值模拟方法.研究结果表明:预应力导入方式对模态分析无影响,空气对预应力薄膜的模态有着显著影响,其影响的大小与薄膜材料以及空气密度相关.

关键词：薄膜结构双轴张拉势流体初应力湿模态

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磁力负刚度薄膜结构低频吸声特性

声学学报 2017年第2期42卷 239-245页

作者：赵俊娟李贤徽王月月盖晓玲王文江张斌北京市劳动保护科学研究所环境噪声与振动北京市重点实验室北京100054

针对背腔深度较小的薄膜吸声结构难以实现低频吸声的问题,提出了磁力负刚度的解决方法。采用传递矩阵法,建立了负刚度薄膜吸声结构理论模型,分析得出该结构的声阻抗等同与大背腔常规薄膜吸声结构的声阻抗;阻抗管实验验证得出,在一定磁... 详细信息

针对背腔深度较小的薄膜吸声结构难以实现低频吸声的问题,提出了磁力负刚度的解决方法。采用传递矩阵法,建立了负刚度薄膜吸声结构理论模型,分析得出该结构的声阻抗等同与大背腔常规薄膜吸声结构的声阻抗;阻抗管实验验证得出,在一定磁场条件下,不同背腔的负刚度薄膜吸声结构与无负刚度结构相比其共振频率显著下降,吸声系数曲线与理论结构吻合。负刚度机制能够降低薄膜吸声结构的共振频率,用较小背腔实现低频吸声,从而实现薄型低频吸声结构设计。

关键词：薄膜结构吸声特性负刚度低频磁力吸声结构共振频率传递矩阵法

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微机电火工品薄膜结构换能元

光学精密工程 2018年第9期26卷 2319-2325页

作者：任炜赵玉龙褚恩义张彬李慧西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710054 陕西应用物理化学研究所应用物理化学国家级重点实验室陕西西安710061

为了满足MEMS火工品的小型化、集成化和低能发火等要求,本文基于MEMS技术,设计了一种平面"蛇"形结构的薄膜换能元,采用磁控溅射等MEMS薄膜制作技术,完成了不同薄膜桥区电阻和基底材料薄膜换能元样品的制备,采用扫描电镜(SEM)、原子力显... 详细信息

为了满足MEMS火工品的小型化、集成化和低能发火等要求,本文基于MEMS技术,设计了一种平面"蛇"形结构的薄膜换能元,采用磁控溅射等MEMS薄膜制作技术,完成了不同薄膜桥区电阻和基底材料薄膜换能元样品的制备,采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM),低电阻测试仪、红外热像仪等设备,完成了不同换能元样品结构(薄膜桥区线宽、长度及厚度等)及性能(电阻、电热响应等)参数的测试与表征。通过分析研究,获得了薄膜桥区电阻材料、基底材料、薄膜厚度以及桥区结构形状对换能元性能的影响规律,优选确定以金属Pt和7740玻璃作为换能元电阻及基底材料,发火性能达5V/33μF,满足MEMS火工品的低能化要求。

关键词： MEMS 薄膜结构换能元薄膜厚度

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考虑空气耦合的薄膜结构动力分析

计算力学学报 2006年第4期23卷 476-482页

作者：李庆祥孙炳楠顾正维浙江大学建工学院土木系浙江杭州310027 浙江大学建筑设计研究院浙江杭州310027

假定空气是可压缩、无粘性和有势的,推导了薄膜结构的非线性刚度矩阵和空气与薄膜结构耦合作用的气动力表达式。根据薄膜结构的受力特点,建立了薄膜结构与空气耦合系统的运动方程。采用有限元方法对无限域的空气进行简化,建立了空气与... 详细信息

假定空气是可压缩、无粘性和有势的,推导了薄膜结构的非线性刚度矩阵和空气与薄膜结构耦合作用的气动力表达式。根据薄膜结构的受力特点,建立了薄膜结构与空气耦合系统的运动方程。采用有限元方法对无限域的空气进行简化,建立了空气与薄膜结构的耦合有限元模型,模拟了空气对薄膜结构的附加质量和声致阻尼影响。考虑薄膜结构的几何非线性,对结构在空气中的自由振动和受迫简谐振动进行了系统分析,同时探讨了流体环境对薄膜结构动力响应的影响因素。

关键词：薄膜结构附加空气质量声致阻尼耦合作用动力分析