CN111844939A - 一种透波复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种透波复合材料及其制备方法。所述透波复合材料包括：由第一复合材料构成的第一复合材料层；由聚酰亚胺材料构成的聚酰亚胺材料层；和由第二复合材料构成的第二复合材料层。该复合材料结构击穿电压明显提升，并且性能较稳定，同时能够维持原有材料优异的透波性能及近似的力学性能，用作新一代高性能飞行器的共形天线系统，具备在较薄的蒙皮厚度条件下实现宽频透波，抗雷电效果。

Description

一种透波复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高性能复合材料技术领域，尤其涉及一种透波复合材料及其制备方法。
背景技术
新一代先进航空飞行器电子战系统要求的透波及隐身频段超宽、指标高，然而系统空间更加受限，采用传统天线、天线罩分离结构已无法满足其指标需求，采用共形天线/天线罩结构能优化电磁波入射角，并且修型舱体具有低反射作用，能明显提升性能。出于防雷击考虑，需进行针对性设计。
共形结构天线与天线罩外蒙皮距离近，一般为10mm以内，其雷电防护问题更加突出，且无论采用哪种导流条形式均会造成隐身性能明显下降。因此，亟待研发一种具备足够耐电击穿的透波蒙皮材料，使其高透波的同时自身能够抗击相应雷电击穿。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种具备稳定的高击穿电压(如，100-110kv/mm)、优异介电性能且高强度的透波复合材料，该透波复合材料可以用作蒙皮材料。
本发明的另一个目的在于提供上述材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种透波复合材料，所述透波复合材料包括：
由第一复合材料构成的第一复合材料层；
由聚酰亚胺材料构成的聚酰亚胺材料层；和
由第二复合材料构成的第二复合材料层。
优选地，所述第一复合材料和/或所述第二复合材料以树脂作为基体，以纤维作为增强体；
优选地，所述树脂为氰酸酯树脂，优选为聚苯醚改性氰酸酯树脂；
优选地，所述纤维为石英纤维，优选为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维。
优选地，所述第一复合材料层的厚度为0.5-1mm，进一步优选为0.5-0.6mm；
所述聚酰亚胺材料层的厚度为0.1-0.2mm；
所述第二复合材料层的厚度为0.5-1mm，进一步优选为0.5-0.6mm。
优选地，所述第一复合材料层和所述第二复合材料层的厚度相同。
优选地，所述透波复合材料的外形为平板型或曲面型。
本发明还提供了所述透波复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将第一预浸料、聚酰亚胺膜和第二预浸料依次铺覆，然后固化得到所述透波复合材料。
优选地，所述铺覆按照如下方法进行：
(1)将第一预浸料铺覆于模具上，真空袋封装预抽；
(2)将聚酰亚胺膜铺覆于第一预浸料上，铺覆完成后进行真空袋封装预抽；
(3)继续铺覆第二预浸料，铺覆完成后进行真空袋封装预抽。
优选地，在铺覆聚酰亚胺膜时，针对不可展开面，进行搭接；搭接原则视搭接区域距离内部导电材料的距离而定，以确保雷电不会优先选择搭接缝区域爬闪；和/或
当透波复合材料的外形为曲面型时，在步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，进行预抽之前，在铺覆完成后随型放置工艺蒙皮；所述工艺蒙皮按照如下方法制得：利用模具制作产品假件，然后利用模具和产品假件制作厚度不超过0.2mm的工艺蒙皮。
优选地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中的预抽均在70-75℃下进行，且对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
优选地，所述固化采用热压罐固化法；
优选地，固化程序为：先升温至80-90℃，并加压至0.2-0.3MPa，然后继续升温至120-130℃，保温保压1-2h，最后升温至140-150℃，保温保压2-3h。
有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明从复合材料结构优化、制造工艺提升两个角度出发，提供了具备稳定的高介电击穿、高强度性能的高透波复合材料及其制备方法。所述复合材料结构击穿电压明显提升，并且性能较稳定，同时能够维持原有材料优异的透波性能及近似的力学性能，用作新一代高性能飞行器的共形天线系统，具备在较薄的蒙皮厚度条件下实现宽频透波，抗雷电效果。
根据研究，本发明可以通过控制聚酰亚胺材料层的厚度为0.1-0.2mm、上下复合材料层的厚度为0.5-1mm(更优选为0.5-0.6mm)来获得兼具高击穿电压、优异力学性能与较好透波性能的复合材料。
在铺覆聚酰亚胺膜时，针对不可展开面，本发明按照一定原则进行搭接，以确保雷电不会优先选择搭接缝区域爬闪，从而保证引入的聚酰亚胺材料层发挥最大功能。
对于曲面型的复合材料，本发明在制备过程中引入厚度小于0.2mm的工艺蒙皮，利用工艺蒙皮在压力下易随形，且与隔离膜不同，工艺蒙皮又具有一定的刚度，从而提升材料内部结构的均匀性以及外观质量。
附图说明
图1是复合介质材料电容等效示意图；
图2是大曲率结构工艺蒙皮的截面示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在第一方面提供了一种透波复合材料，所述透波复合材料包括：由第一复合材料构成的第一复合材料层；由聚酰亚胺材料构成的聚酰亚胺材料层；和由第二复合材料构成的第二复合材料层。在外形上，本发明提供的透波复合材料的外形可以为平板型，也可以为曲面型。
在一些优选的实施方式中，所述第一复合材料和/或所述第二复合材料以树脂作为基体，以纤维作为增强体。即，第一复合材料与第二复合材料可以其中一个为树脂基纤维增强复合材料，也可以均为树脂基纤维增强复合材料，优选为第一复合材料与第二复合材料均为树脂基纤维增强复合材料。进一步优选地，所述树脂为氰酸酯树脂，更优选为聚苯醚改性氰酸酯树脂。需要说明的是，聚苯醚改性氰酸酯树脂为现有材料，或者采用现有方法(如申请公布号CN108485281A提供的方法)利用聚苯醚对氰酸酯树脂改性后得到的树脂材料，本发明在此不再进行详述。进一步优选地，所述纤维为石英纤维，优选为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维。超高分子量聚乙烯纤维(Ultra High Molecular WeightPolyethylene Fiber，UHMWPE)为现有材料。
本发明通过在复合材料结构中加入具有极高电击穿(370kv/mm)特性的聚酰亚胺(PI)材料，从而提高整体材料的击穿电压。在更优选的实施方式中，本发明还考虑到聚酰亚胺加入后引起的复合材料结构的变化，机械性能的变化，从而对每层的厚度进行了优化。为了便于描述，本发明将第一复合材料层视为第一层，将聚酰亚胺材料层视为第二层，将第二复合材料层视为第三层。
将透波复合材料等效于电容器，其电击穿过程可视为电容击穿。多层复合介质可视为多个电容器串联，见图1(包括a、b两图)。因此每个介质分配到的电压(Ei)存在以下关系：
Figure BDA0002596088450000051
其中，dE：透波复合材料的厚度；εi：该层的介电常数；εk：每层的介电常数；dk：每层的厚度。
在优选的技术方案中，第一层和第三层厚度相同，即d1＝d3，因ε1＝ε3，可得以下公式：
Figure BDA0002596088450000052
Figure BDA0002596088450000053
当复合材料选用超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维作为复合材料增强体，树脂材料采用聚苯醚改性的氰酸酯树脂时，其介电常数为2.9。夹层聚酰亚胺层的介电常数为3.4，由图1可知，E1＝E3＝1.17E2。
当聚酰亚胺层厚度为0.1mm，其击穿电压为37kV，按复合材料击穿电压为80kv/mm，等效于透波复合材料厚度为0.54mm。由于透波复合材料离散型较大，聚酰亚胺膜致密，性能较稳定，选择先击穿聚酰亚胺膜结构能保证整体提升，因此，选定单侧复合介质厚度为0.5-1mm，更优选为0.5-0.6mm，即第一层与第二层的厚度为0.5-1mm，更优选为0.5-0.6mm(更优选两者厚度相同，最优选两者的厚度均为0.5mm)，聚酰亚胺材料层厚度为0.1-0.2mm(最优选为0.1mm)。
本发明在第二方面提供了第一方面的透波复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将第一预浸料、聚酰亚胺膜和第二预浸料依次铺覆，然后固化得到所述透波复合材料。
在一些优选的实施方式中，所述铺覆按照如下方法进行：
步骤(1)：将第一预浸料铺覆于模具上，真空袋封装预抽；当采用热压罐固化法进行固化时，需要在铺层表面依次铺放隔离膜、吸胶材料、透气毡、真空袋等。曲率较大的位置极易因透气毡体积变小，引起未固化产品表面凹凸不平，造成复合材料性能离散。为避免出现上述情况，当透波复合材料的外形为曲面型时，本发明在铺覆后且进行真空袋预封装之前，随型放置厚度不超过0.2mm的工艺蒙皮，利用工艺蒙皮在压力下易随形，且与隔离膜不同，工艺蒙皮又具有一定的刚度，从而提升蒙皮的均匀性。工艺蒙皮在放置时优选放置于前缘大曲率位置。所述工艺蒙皮按照如下方法制得：利用模具制作产品假件，然后利用模具和产品假件制作厚度不超过0.2mm的工艺蒙皮。在一些优选的实施方式中，预抽在70-75℃下进行，且对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
步骤(2)：将聚酰亚胺膜铺覆于第一预浸料上，铺覆完成后进行真空袋封装预抽；在铺覆聚酰亚胺膜时，针对不可展开面，可进行搭接，搭接原则视搭接区域距离内部导电材料的距离而定，以确保雷电不会优先选择搭接缝区域爬闪，如当不可展开区域距离内部天线最短距离为10mm，搭接区域的宽度应大于10mm。当透波复合材料的外形为曲面型时，在铺覆后且进行真空袋预封装之前，优选随型放置厚度不超过0.2mm的工艺蒙皮。在一些优选的实施方式中，预抽在70-75℃下进行，且对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
步骤(3)：继续铺覆第二预浸料，铺覆完成后进行真空袋封装预抽。当透波复合材料的外形为曲面型时，在铺覆后且进行真空袋预封装之前，优选随型放置厚度不超过0.2mm的工艺蒙皮。在一些优选的实施方式中，预抽在70-75℃下进行，且对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
在一些优选的实施方式中，所述固化采用热压罐固化法；更优选地，固化程序为：先升温至80-90℃，并加压至0.2-0.3MPa，然后继续升温至120-130℃，在120-130℃以及0.2-0.3MPa下保温保压1-2h，最后升温至140-150℃，在140-150℃以及0.2-0.3MPa下保温保压2-3h。
以下是本发明列举的实施例。
需要说明的是，以下实施例和对比例中所用到的树脂基纤维增强复合材料均为现有材料，所用的预浸料也为现有市售材料或按照现有方法制得的材料。
实施例1
本实施例提供了一种平板型的透波复合材料，所述透波复合材料包括三层，第一层为复合材料层，第二层为聚酰亚胺层，第三层为复合材料层；第一层与第三层中的复合材料均为树脂基纤维增强复合材料，树脂基体为聚苯醚改性氰酸酯树脂，增强体为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维；第一层与第三层的厚度均为0.5mm，第二层的厚度为0.1mm。
该平板型透波复合材料制备方法包括如下步骤：
第一步：将一侧0.5mm复合材料预浸料铺覆于模具上，真空袋封装预抽，预抽结束后需要对表面因隔离膜重叠造成的富胶层进行清理，可采用刀片将富胶层多余的胶刮去。
第二步，将PI膜铺覆于预浸料上，针对不可展开面，可进行搭接，搭接原则视搭接区域距离内部导电材料的距离而定，以确保雷电不会优先选择搭接缝区域爬闪。铺覆完成后，进行真空袋封装预抽。
第三步，铺覆另一侧0.5mm复合材料预浸料后进行真空袋封装预抽，并对预抽后的外观进行处理。
第一步至第三部的预抽过程均在75℃下进行，并且针对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
第四步，热压罐固化，固化程序为：先升温至80℃，并加压至0.3MPa，然后继续升温至130℃，在130℃以及0.3MPa下保温保压1h，最后升温至150℃，在150℃以及0.3MPa下保温保压2h，得到制件1。
对比例1
对比例1同为平板型制件，但仅为单层树脂基纤维增强复合材料，基体为聚苯醚改性氰酸酯树脂，增强体为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维，复合材料厚度为0.5mm。
制备方法包括：将预浸料铺覆完成后进行真空袋封装预抽，预抽在75℃下进行，并且针对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。对预抽后的外观进行处理。然后进行热压罐固化，固化程序为：先升温至80℃，并加压至0.3MPa，然后继续升温至130℃，在130℃以及0.3MPa下保温保压1h，最后升温至150℃，在150℃以及0.3MPa下保温保压2h，得到制件2。
实施例2
本实施例提供了一种曲面型的透波复合材料，所述透波复合材料包括三层，第一层为复合材料层，第二层为聚酰亚胺层，第三层为复合材料层；第一层与第三层中的复合材料均为树脂基纤维增强复合材料，基体为聚苯醚改性氰酸酯树脂，增强体为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维；第一层与第三层的厚度均为0.5mm，第二层的厚度为0.1mm。
该曲面型的透波复合材料的制备方法包括如下步骤：
第一步：将一侧0.5mm复合材料预浸料铺覆于模具上，将工艺蒙皮(最后成型件中不包含工艺蒙皮，制备过程中使用工艺蒙皮是为了保证外观质量以及内部结构均匀)随型放置于前缘大曲率位置，真空袋封装预抽，预抽结束后需要对表面因隔离膜重叠造成的富胶层进行清理，可采用刀片将富胶层多余的胶刮去；工艺蒙皮按照如下方法制作：先利用成型模具制作一个外型、厚度与成型件完全一致的产品假件，然后以成型模具及产品假件为模具，制作一层厚度小于0.2mm的工艺蒙皮，利用工艺蒙皮在压力下易随形，且与隔离膜不同，工艺蒙皮又具有一定的刚度，从而提升材料内部结构的均匀性以及外观质量，具体可见图示2。
第二步，将PI膜铺覆于预浸料上，针对不可展开面，可进行搭接，搭接原则视搭接区域距离内部导电材料的距离而定，以确保雷电不会优先选择搭接缝区域爬闪。铺覆完成后，随型放置工艺蒙皮并进行真空袋封装预抽。
第三步，铺覆另一侧0.5mm复合材料预浸料后，同样需放置工艺蒙皮并进行真空袋封装预抽，并对预抽后的外观进行处理。
第一步至第三部的预抽过程均在75℃下进行，并且针对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
第四步，热压罐固化，固化程序为：先升温至80℃，并加压至0.3MPa，然后继续升温至130℃，在130℃以及0.3MPa下保温保压1h，最后升温至150℃，在150℃以及0.3MPa下保温保压2h，得到制件3。
对比例2
对比例2同为曲面型制件，但仅为单层树脂基纤维增强复合材料，基体为聚苯醚改性氰酸酯树脂，增强体为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维，复合材料厚度为0.5mm。
制备方法包括：将预浸料铺覆完成后随型放置工艺蒙皮(工艺蒙皮的制作方法同实施例2)，并且注意放置于前缘大曲率位置，真空袋封装预抽，预抽在75℃下进行，并且针对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。对预抽后的外观进行处理。然后进行热压罐固化，固化程序为：先升温至80℃，并加压至0.3MPa，然后继续升温至130℃，在130℃以及0.3MPa下保温保压1h，最后升温至150℃，在150℃以及0.3MPa下保温保压2h，得到制件4。
将上述实施例和对比例制得的复合材料进行透波率(测试方法参考QJ1729A-1996航天天线测试方法)测试、雷电击穿试验(试验方法参考GB/T 1408.3-2016绝缘材料电气强度试验方法第3部分)、拉伸性能测试(测试方法参考GB1447-2005)、压缩性能测试(测试方法参考QJ1403A-2004)、弯曲性能测试(测试方法参考GB/T1449-2005)、层间剪切强度测试(测试方法参考JC/T773-2010)。测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002596088450000101
测试结果显示，本发明提供的试样雷电击穿电压显著提升，透波率及力学性能可以维持原有单层材料的优异指标。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种透波复合材料，其特征在于，所述透波复合材料包括：
由第一复合材料构成的第一复合材料层；
由聚酰亚胺材料构成的聚酰亚胺材料层；和
由第二复合材料构成的第二复合材料层。
2.根据权利要求1所述的透波复合材料，其特征在于，
所述第一复合材料和/或所述第二复合材料以树脂作为基体，以纤维作为增强体；
优选地，所述树脂为氰酸酯树脂，更优选为聚苯醚改性氰酸酯树脂；
优选地，所述纤维为石英纤维，更优选为超高分子量聚乙烯纤维混编石英纤维。
3.根据权利要求1或2所述的透波复合材料，其特征在于，
所述第一复合材料层的厚度为0.5-1mm，进一步优选为0.5-0.6mm；
所述聚酰亚胺材料层的厚度为0.1-0.2mm；
所述第二复合材料层的厚度为0.5-1mm，进一步优选为0.5-0.6mm。
4.根据权利要求3所述的透波复合材料，其特征在于，
所述第一复合材料层和所述第二复合材料层的厚度相同。
5.根据权利要求1至4任一项所述的透波复合材料，其特征在于，
所述透波复合材料的外形为平板型或曲面型。
6.一种权利要求1至5任一项所述透波复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将第一预浸料、聚酰亚胺膜和第二预浸料依次铺覆，然后固化得到所述透波复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述铺覆按照如下方法进行：
(1)将第一预浸料铺覆于模具上，真空袋封装预抽；
(2)将聚酰亚胺膜铺覆于第一预浸料上，铺覆完成后进行真空袋封装预抽；
(3)继续铺覆第二预浸料，铺覆完成后进行真空袋封装预抽。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
在铺覆聚酰亚胺膜时，针对不可展开面，进行搭接；搭接原则视搭接区域距离内部导电材料的距离而定，以确保雷电不会优先选择搭接缝区域爬闪；和/或
当透波复合材料的外形为曲面型时，在步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，进行预抽之前，在铺覆完成后随型放置工艺蒙皮；所述工艺蒙皮按照如下方法制得：利用模具制作产品假件，然后利用模具和产品假件制作厚度不超过0.2mm的工艺蒙皮。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，
步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中的预抽均在70-75℃下进行，且对封装质量具有以下要求：断开真空泵，测试袋内表压，合格标准为袋内压力90kPa以上，并且5min内压力下降不超过5kPa，15min内压力下降不超过10kPa，预抽时间至少30min。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述固化采用热压罐固化法；
优选地，固化程序为：先升温至80-90℃，并加压至0.2-0.3MPa，然后继续升温至120-130℃，保温保压1-2h，最后升温至140-150℃，保温保压2-3h。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113696520A (zh) * 2021-08-09 2021-11-26 北京卫星制造厂有限公司 一种体装式太阳翼的碳纤维面板与聚酰亚胺薄膜共固化结构及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102810741A (zh) * 2012-07-31 2012-12-05 深圳光启创新技术有限公司 一种天线罩及其制备方法
CN104934721A (zh) * 2015-05-04 2015-09-23 铱格斯曼航空科技集团有限公司 一种夹层频率选择表面复合材料的制备方法
CN105172267A (zh) * 2015-09-15 2015-12-23 中国人民解放军国防科学技术大学 一种聚酰亚胺基夹层结构吸波材料及其制备方法
CN106515140A (zh) * 2016-09-23 2017-03-22 中国人民解放军国防科学技术大学 一种中温频率选择表面材料及其制备方法
JP2019214657A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 旭化成株式会社 透明ポリイミドワニス及びフィルム
CN110829018A (zh) * 2019-11-15 2020-02-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种宽频宽角频率选择表面天线罩

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102810741A (zh) * 2012-07-31 2012-12-05 深圳光启创新技术有限公司 一种天线罩及其制备方法
CN104934721A (zh) * 2015-05-04 2015-09-23 铱格斯曼航空科技集团有限公司 一种夹层频率选择表面复合材料的制备方法
CN105172267A (zh) * 2015-09-15 2015-12-23 中国人民解放军国防科学技术大学 一种聚酰亚胺基夹层结构吸波材料及其制备方法
CN106515140A (zh) * 2016-09-23 2017-03-22 中国人民解放军国防科学技术大学 一种中温频率选择表面材料及其制备方法
JP2019214657A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 旭化成株式会社 透明ポリイミドワニス及びフィルム
CN110829018A (zh) * 2019-11-15 2020-02-21 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种宽频宽角频率选择表面天线罩

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113696520A (zh) * 2021-08-09 2021-11-26 北京卫星制造厂有限公司 一种体装式太阳翼的碳纤维面板与聚酰亚胺薄膜共固化结构及方法
CN113696520B (zh) * 2021-08-09 2023-04-07 北京卫星制造厂有限公司 一种体装式太阳翼的碳纤维面板与聚酰亚胺薄膜共固化结构及方法

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