平流层浮空器蒙皮的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型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。
【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。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的主要目的在于提供一种平流层浮空器蒙皮，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，根据本实用新型的一个方面，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，第一阻气层包括石墨烯-树脂层，具有第一表面和远离第一表面的第二表面；以及位于石墨烯-树脂层的第一表面上的第一镀铝层，和/或位于石墨烯-树脂层的第二表面上的第二镀铝层。
[0006]进一步地，石墨稀-树脂层为石墨稀-PET层。
[0007]进一步地，石墨稀-PET层的厚度为15?35 μ m。
[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 μπι。
[0010]进一步地，耐候层为ETFE层，和/或承力层为PBO织物层或芳纶纤维织物层。
[0011]进一步地，耐候层的厚度范围为10?50 μm，承力层的厚度范围为80?200 μπι。
[0012]进一步地，第一阻气层与承力层之间还设置有气凝胶层。
[0013]进一步地，耐候层与第一阻气层之间还设置有第一胶层；和/或第一阻气层与气凝胶层之间还设置有第二胶层；和/或气凝胶层与承力层之间还设置有第三胶层。
[0014]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；和/或第三胶层为热塑性聚氨酯层。
[0015]本实用新型提供了一种平流层浮空器蒙皮，该平流层浮空器蒙皮中，以石墨烯-树脂层作为第一阻气层的主体结构层，并在石墨烯-树脂层的第一表面和/或与第一表面相对应的第二表面上引入镀铝层。石墨烯具有较高的导热率，以石墨烯-树脂层作为第一阻气层的主体结构层，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，石墨烯-树脂层表面的镀铝层能够将大部分的太阳光反射掉，而未被反射的太阳光能够借助高导热率的石墨烯-树脂层被传导至整个蒙皮，从而达到整体快速散热的目的。这就有利于防止蒙皮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。同时，石墨烯的加入还能够提高蒙皮的整体力学性能。另外，石墨烯具有二维片状结构，以石墨烯-树脂层作为第一阻气层的主体结构层，还有利于提高蒙皮的阻气性能。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】
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0017]图1示出了根据本实用新型的一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0018]图2示出了根据本实用新型的另一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0019]图3示出了根据本实用新型的又一种实施方式中平流层浮空器蒙皮的结构示意图；
[0020]图4示出了根据本实用新型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
[0021]图5示出了根据本实用新型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】
[0022]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实用新型。
[0023]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，本实用新型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包括石墨烯-树脂层121，其具有第一表面和远离第一表面的第二表面，以及位于石墨烯-树脂层121的第一表面上的第一镀铝层122 ;或者，如图2所示，第一阻气层120包括石墨烯-树脂层121，以及位于石墨烯-树脂层121的第二表面上的第二镀铝层123 ;或者，如图3所示，第一阻气层120包括石墨烯-树脂层121，以及位于石墨烯-树脂层121的第一表面上的第一镀铝层122和位于石墨烯-树脂层121的第二表面上的第二镀铝层123。
[0024]上述第一阻气层120的第一表面是指第一阻气层120靠近耐候层110的表面，上述第一阻气层120的第二表面是指第一阻气层120远离耐候层110的表面。
[0025]本文中的术语“石墨烯-树脂层”是指石墨烯作为填料分散在树脂中形成的复合层；同样地，“石墨烯-PET层”均是指石墨烯作为填料分散在PET中形成的复合层。
[0026]本实用新型所提供的上述平流层浮空器蒙皮中，以石墨烯-树脂层121作为第一阻气层120的主体结构层，并在石墨烯-树脂层121的第一表面和/或与第一表面相对应的第二表面上引入镀铝层。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。以石墨烯-树脂层121作为第一阻气层120的主体结构层，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，石墨烯-树脂层121表面的镀铝层能够将大部分的太阳光反射掉，而未被反射的太阳光辐射热量能够借助高导热率的石墨烯-树脂层121被传导至整个蒙皮，从而达到整体快速散热的目的。这就有利于防止蒙皮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。同时，石墨烯的加入还能够提高蒙皮的整体力学性能。另外，石墨烯具有二维片状结构，以石墨烯-树脂层121作为第一阻气层120的主体结构层，还有利于提高蒙皮的阻气性能。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。
[0027]本实用新型提供的这种平流层浮空器蒙皮，只要以石墨烯-树脂层121作为第一阻气层120的主体结构层，就能够提高蒙皮的整体导热性能。在一种优选的实施方式中，石墨稀-树脂层121为石墨稀-PET层。以石墨稀-PET层作为石墨稀-树脂层121，相当于在镀铝PET阻气层的PET本体中加入了石墨烯。相较于其他石墨烯-树脂层，在镀铝PET阻气层的PET本体中加入石墨烯，还有利于减轻蒙皮的重量，无需单独增加石墨烯改性层，在固定的层数下即可使蒙皮具有更好的导热性能和阻气性能。同时，石墨烯-PET层相较于其他石墨烯-树脂层具有更好的粘附性，作为第一阻气层的主体结构层能够进一步提高蒙皮的稳定性。
[0028]本领域技术人员可以选择石墨烯-PET层的具体厚度。在一种优选的实施方式中，上述石墨稀-PET层的厚度范围为15?35 μπι。石墨稀-PET层的厚度控制在上述范围内，能够使蒙皮具有较高导热性能、较高阻气性能的基础上兼具较轻的质量。优选地，石墨烯-PET层中石墨稀的含量优选为10?35wt%。
[0029]在一种优选的实施方式中，如图4所示，平流层浮空器蒙皮还包括设置于承力层130远离第一阻气层120 —侧的第二阻气层140，第二阻气层140为石墨烯-热塑性聚氨酯胶层。在利用蒙皮形成浮空器的囊体后，第二阻气层140位于囊体内侧，作为气体阻隔的第一层屏障，其能够有效防止气体泄漏。即使有少部分气体从第二阻气层140泄漏，在到达第一阻气层120时也会被进一步阻挡。因此，第二阻气层140与第一阻气层120的共同作用，由内而外形成了强大的气体阻隔屏障，极大地增加了囊体的气密性。而以石墨烯-热塑性聚氨酯胶层作为第二阻气层140，由于石墨烯独特的二维片状结构，能够进一步增强第二阻气层140的气体阻隔性能，使蒙皮形成的囊体具有更加优异的阻气性。优选地，第二阻气层140的厚度范围为8?35 μ m。此外，石墨烯-热塑性聚氨酯胶层中的石墨烯的含量优选为10 ?35wt%。
[0030]在一种优选的实施方式中，耐候层110为ETFE层，和/或承力层130为PBO织物层或芳纶纤维织物层。乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的使用温度范围广，在零下65°C?150°C之间，其脆化温度更是低至零下100°C，并具有很好的耐辐射性能和较高的抗剪切强度。以ETFE层作为平流层浮空器蒙皮的耐候层，能够大幅提高平流层浮空器蒙皮的耐候性能。而聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维作