CN106868464A - 一种导电高透光柔性薄膜窗口材料 - Google Patents

一种导电高透光柔性薄膜窗口材料 Download PDF

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王志民
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Abstract

本发明公开一种导电高透光柔性薄膜窗口材料，该窗口材料包括透明F46薄膜基底，以及采用离子束辅反应磁控溅射法镀制在透明F46薄膜基底上的氧化铟锡层。本发明的导电高透光柔性薄膜材料可作为航天器或者外星球表面着陆器的窗口材料，在可见光和近红外波段（波长200nm‑2500nm）具有较高的透过率（85%以上），同时具有较好的空间环境适应性，能耐受极端温度和宇宙射线辐照，而重量只有石英玻璃的1%。该材料还具有比石英玻璃更强的抗冲击性能，能经受在外星球表面着陆瞬间的巨大冲击力，更适合作为着陆器的窗口材料。

Description

一种导电高透光柔性薄膜窗口材料
技术领域
本发明属于航天材料领域，具体涉及一种导电高透光柔性薄膜窗口材料。
背景技术
现有航天器的窗口材料主要是石英玻璃、有机玻璃等刚性材料，具有较高的可靠性，但是重量也较大。由于航天器需经由火箭等运载工具发射到太空环境，而单位重量的运载费用极其高昂，因此航天器零部件的轻量化和小型化一直是航天技术研究的一项重要内容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种导电高透光柔性薄膜窗口材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种导电高透光柔性薄膜窗口材料，包括透明F46薄膜基体，以及采用离子束辅反应磁控溅射法镀制在透明F46薄膜基体上的氧化铟锡层。
优选地，所述导电高透光柔性薄膜窗口材料对波长为200～2500nm的光的透过率≥85%。
氧化铟锡（ITO）是一种N型氧化物半导体，同时具有导电和透明的特性，在柔性透明膜表面镀制ITO薄膜，可使得透明膜表面导电，从而具有防静电能力，同时对其高透过特性影响甚微（波长200nm-2500nm波段透过率下降3%），一般该层厚度在100nm左右时，效果最佳。
使用离子束辅反应磁控溅射镀制的ITO膜具有结构致密，附着力强，对透过率影响较小等特点，尤其适合用于在柔性基底表面镀制高质量的薄膜材料，可以在保证太阳光的高效透过，同时具有防静电性能，可以有效防止尘埃的累积。
本发明的导电高透光柔性薄膜材料可作为航天器或者外星球表面着陆器的窗口材料，在可见光和近红外波段（波长200nm-2500nm）具有较高的透过率（85%以上），同时具有较好的空间环境适应性，能耐受极端温度和宇宙射线辐照，而重量只有石英玻璃的1%。该材料还具有比石英玻璃更强的抗冲击性能，能经受在外星球表面着陆瞬间的巨大冲击力，更适合作为着陆器的窗口材料。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是在透明F46薄膜基体上采用离子束辅反应磁控溅射法镀制氧化铟锡层的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
（1）首先根据需求对膜系结构进行设计。目前市售透明F46薄膜(聚全氟乙丙烯薄膜)的厚度有30μm-150μm不等，光学透过性能随膜厚的增加而减少，而力学性能（如撕裂强度等）随厚度增加而递增。因此，可根据材料的应用要求选取合适厚度的透明透明F46薄膜材料，在光学性能和力学性能之间找到合适平衡点，才能得到满足要求的薄膜材料。
（2）磁控溅射镀膜的方式与真空蒸发、电弧离子镀等其他常用的真空气相沉积手段相比较，具有沉积能量高、膜层致密、膜层分布均匀等优点，但是一般在镀制高强度膜层都需要加热。而柔性透明F46薄膜材料一般不能耐受过高的温度，因此可在磁控溅射的镀膜过程中加入离子束辅助的手段，可通过离子束流的能量增加薄膜表面的结合能，取代加温的方式，从而实现薄膜在柔性基底表面的低温高质量沉积。
（3）由于透明F46薄膜是柔性基底，适合在卷绕磁控溅射镀膜设备上制备，如图1所示。卷绕磁控溅射镀膜设备可将柔性基底缠绕在圆柱形的辊上，通过收卷辊和放卷辊的转动，实现基底材料的运动，具有镀膜效率高、稳定性好等优点，尤其适合在大面积柔性基底上大批量镀制薄膜材料。
（4）将镀制的薄膜材料取一些样品进行各种空间环境试验，并对试验后的样品进行透过率、导电性能的测试，可以验证其是否符合要求。
以下以一个具体的例子来描述在透明F46薄膜基底上制备ITO导电膜层的过程
（1）在镀膜之前，首先需要对基底进行预处理，一般的擦拭或吹洗的方式易在基底表面留下痕迹，不适用与该类型高精度薄膜的制备。使用真空室内离子束轰击的方式，在清洗基底表面同时还能起到对基底活化的作用，提高膜层与基底的结合力，从而得到高质量的膜层，具体活化参数见表1。
表1 离子源清洗活化工艺参数
（2）随后，可以采用离子束辅反应磁控溅射的方法镀制ITO导电膜，确定的工艺参数如下：
依据上述参数镀制的薄膜主要性能如下表：
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种导电高透光柔性薄膜窗口材料，包括透明F46薄膜基体，以及采用离子束辅反应磁控溅射法镀制在透明F46薄膜基体上的氧化铟锡层。
2.根据权利要求1所述的导电高透光柔性薄膜窗口材料，其特征在于：所述导电高透光柔性薄膜窗口材料对波长为200～2500nm的光的透过率≥85%。
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