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5 μm PI filme revestido de alumínio
Na engenharia aeroespacial, cada grama de peso corresponde a dezenas de milhares de dólares em custos de lançamento. Componentes de isolamento de múltiplas camadas (MLI) são o meio central de controle térmico passivo para a nave espacial - manter a temperatura de funcionamento do equipamento interno no ambiente de diferença extrema de temperatura do espaço através da pilha alternada de dúzias de filmes revestidos por alumínio. A espessura do substrato de camada refletiva no MLI tradicional é geralmente entre 12,5 μm e 25 μm. Quando os engenheiros comprimem a espessura do substrato de 25 μm a 5 μm, a quantidade de material de polímero utilizado diminui em cerca de 80% para a mesma área. Para um satélite que contém IMM de dezenas de metros quadrados, essa redução de peso traduz diretamente em um aumento da carga útil ou uma redução dos custos de lançamento.
Mas surge a questão: pode um substrato PI de 5 μm resistir à alternação de alta e baixa temperatura, ultravioleta de vácuo e irradiação de partículas no espaço enquanto reduz peso? Mais importante, é possível alcançar produção em massa estável?
O desafio principal:O substrato PI de 5 μm precisa resistir a altas e baixas temperaturas alternadas, ultravioleta de vácuo e irradiação de partículas no espaço, reduzindo peso, e alcançando produção de massa estável.
A vantagem de desempenho de 5 μm PI filme revestido de alumínio vem da profunda sinergia entre substrato PI e revestimento de alumínio no nível material.
A polimida é um dos materiais poliméricos mais estáveis termicamente. Seu intervalo de temperatura de uso a longo prazo cobre -269 ° C a 260 ° C, com uma temperatura de tolerância a curto prazo superior a 400 ° C e uma temperatura de decomposição térmica superior a 500 ° C. O filme PI mantém uma taxa de retenção de força de 90% mesmo após a irradiação rápida de eletrons de 5 × 10 rad, e tem muito pouco liberação de gás sob vácuo extremamente alto. A constante dielétrica é de cerca de 3,4 a uma frequência de 1MHz, e a resistência à isolação é de 1000 trilhões Ω· cm. Mesmo após a finura a 5 μm, PI ainda mantém força estrutural suficiente para suportar o processamento e serviço subsequentes.
Aluminio tem uma condutividade elétrica e térmica extremamente alta, com uma reflexividade superficial de até 97%, e sua capacidade de refletir raios ultravioletos é ainda melhor que prata. Depois de depositar uma camada de alumínio ultra fina na superfície do filme PI através da tecnologia de cobertura de alumínio em vácuo, o material obteve simultaneamente escudos eletromagnéticos, reflexão óptica e funções de barreira de gás. A reflexividade da camada de alumínio na band a ultravioleta visível quase infravermelha pode atingir mais de 92%, e quando usada como camada reflexiva para IMM, a reflexividade pode atingir mais de 95%.
A preparação de camada de alumínio de 5 μm PI de filme de revestimento de alumínio adota um processo de evaporação de vácuo - em um ambiente de vácuo alto, fio de alumínio de alta pureza é aquecido e evaporado, e átomos de alumínio são depositados uniformemente na superfície do filme de PI a uma velocidade muito alta, formando uma camada de alumínio densa e brilhante. Este processo requer controle preciso do grau de vácuo, temperatura de evaporação, velocidade de evaporação e velocidade de funcionamento do substrato. Qualquer desvio em qualquer parâmetro pode levar a oxidação, porosidade ou adesão insuficiente da camada de alumínio.
Realizando deposição de vapor em substratos ultra finos com uma espessura de 5 μm enfrenta uma série de desafios que são muito mais rigorosos do que substratos convencionais de espessura:
O desafio mais fundamental. A capacidade térmica de filme PI de 5 μm é extremamente pequena. Se excesso de calor acumular durante o processo de evaporação, o filme se reduzirá ou se deslocará. Tecnologia do Instituto Avançado controla precisamente a relação entre a temperatura de evaporação e a velocidade de funcionamento do substrato para manter a temperatura do substrato aumentando dentro de um intervalo permitido.
A força mecânica do filme de 5 μm é extremamente limitada, e tensão excessiva de rolamento e deswinding pode causar o filme a estirar e deformar. O sistema preciso de controle de baixa tensão é o limiar tecnológico central para a produção em massa de película de alumínio ultra fino PI.
O prerequisito para determinar a adesão da camada de alumínio. Tecnologia do Instituto Avançado conduz pré-tratamento de ativação plasmática em filmes finos de PI, introduzindo locais ativos sem danificar o substrato, para formar uma forte interface de ligação entre a camada de alumínio e o substrato de PI.
| métricas de desempenho | valor típico | Fonte de referência |
|---|---|---|
| Temperatura de uso a longo prazo | -269 ° C to 260 ° C | — |
| Tolerança à temperatura a curto prazo | acima de 400 ° C | — |
| Temperatura de decomposição térmica | >500°C | — |
| reflexão | ≥ 92% (UV Vis NIR) | — |
| Reflexão (aplicação MLI) | ≥95% | — |
| Constante dieelétrica (1MHz) | ~3.4 | — |
| resistência à isolamento | 1000 trilhões Ω· cm | — |
| Resistência à radiação (elétron rápido) | Taxa de retenção de força de 90% após 5 × 10 rad; | — |
O campo de aplicação mais fundamental e exigente. Como camada refletiva e camada espaciadora de componentes de isolamento de múltiplas camadas para naves espaciais, o material isola radiação solar e fundo frio profundo através de uma pilha alternativa de dezenas de filmes PI revestidos por alumínio com camadas espaciadoras. O PI filme perforado com placa de alumínio usado em cenários de baixa órbita pode simultaneamente alcançar isolamento térmico, prevenção de erosão atômica de oxigênio e descarga eletróstica, e um único satélite pode alcançar redução de peso de vários quilogramas. Em as as solares flexíveis, 5 μm PI filme revestido de alumínio é usado como substrato flexível para substituir vidro rígido tradicional, reduzindo consideravelmente o peso de módulos individuais de células solares e evitando quebra das células devido ao estresse térmico devido às características correspondentes do coeficiente de expansão térmica.
PI filme revestido por alumínio pode formar uma densa camada de escudo eletromagnético através da condutividade da camada de alumínio, bloqueando efetivamente a propagação de ondas eletromagnéticas. No intervalo de frequência de 10MHz a 3GHz, a eficácia de proteção do revestimento de alumínio PI pode atingir 70 a 100dB. Em produtos eletrônicos de consumo como smartphones e comprimidos, este material é usado para a camada de proteção local e camada de fundo do FPC; No campo de novos veículos energéticos, proteção eletromagnética de escudos para sistemas de gestão de bateria e motores de motor ajuda a melhorar a compatibilidade eletromagnética e a segurança do veículo inteiro.
Ao utilizar a reflexividade ultra alta do alumínio na banda ultravioleta visível perto do infravermelho e na superfície suave do PI, pode ser utilizado um revestimento de alumínio de 5 μm PI para sistemas ligeiros de condensação, espelhos de escaneagem e reflexores de cavidade laser com exigências estritas para peso e forma. Em aplicações de reflexores ópticos, a alta reflexividade do revestimento de alumínio faz com que seja uma escolha ideal para laseres e sensores ópticos.
A essência do filme de 5 μm PI revestido por alumínio é um produto de engenharia que combina a finação extrema do filme de PI com o processo de revestição de alumínio de grau óptico. Não é simplesmente "finar" - na escala de 5 μm, a gestão térmica, o controle da tensão, os parâmetros de evaporação de vácuo, e a uniformidade de revestimento das fronteiras de engenharia face material muito mais rigorosas do que aquelas de substratos de espessura convencional. É precisamente estas condições fronteiriças que foram superadas um por um - através de controle preciso do processo, tratamento de ativação da superfície e verificação de adesão em alta temperatura - que permitem que o revestimento de alumínio de 5 μm PI se mude do laboratório para produção em massa, tornando-se o material central para aplicações de alto nível como controle térmico da nave espacial, escudo eletromagnético flexível e óptica de precisão.
Para os engenheiros, entender as restrições de processo e oportunidades de desempenho atrás da espessura de 5 μm - a resistência extrema à temperatura do PI, as características de reflexão óptica do alumínio, e os compromissos de desempenho de diferentes espessuras de camadas de alumínio - é mais valioso do que simplesmente lembrar de uma especificação.
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