CN113374765A - 高导热柔性结构及连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高导热柔性结构及连接方法，高导热柔性结构包括第一结构件以及第二结构件，所述第一结构件为柔性结构且所述第一结构件的端部连接第二结构件的一端，所述第二结构件的另一端用于连接被连接组件，所述第一结构件的端部上设置有第一端部结构，所述第二结构件上设置有第二端部结构；所述第一端部结构匹配所述第二端部结构；所述第一端部结构和第二端部结构之间设置有高导热胶粘剂，本发明能够将被连接组件的热变形有效吸收，解决了被连接组件之间由于热膨胀不同导致应力通过导热构件传导从而影响型面精度的问题，在卫星等高精度制作领域有广阔的应用前景，实用性强。

Description

高导热柔性结构及连接方法
技术领域
本发明涉及高精度制造领域，具体地，涉及一种高导热柔性结构及连接方法。
背景技术
随着卫星观测技术的发展，对卫星精度、分辨率的要求日益提高。卫星在轨工作时处于高低温交变的恶劣环境中，在将热量有效传导的前提下保持成像系统组件的型面精度不受热变形影响是当下星载成像系统面临的一项重要挑战。
目前传热构件一般采用合金材料制备，且需要与被连接组件紧密接触固定以保证热热量的有效传导。卫星在轨工作时由于被连接的组件之间存在温度梯度，因而两者的型面会出现不同的热变形，合金传热构件的高刚性会导致被连接组件之间产生相互的应力作用，进而对被连接组件型面的精度产生较大影响，无法满足卫星成像系统组件对型面高精度的需求。
石墨烯膜具有面内高导热、柔软可弯折的特点，目前市售石墨烯膜的厚度为25～100um，面内热导率可达1100W/m·K，厚度方向的热导率为3～4W/m·K。使用单层石墨烯膜作为传热构件时由于其热通量较小无法满足导热需求，而将石墨烯制成叠层又存在厚度方向导热差的问题。
专利文献CN108017911B公开了一种基于石墨/聚合物复合结构的导热连接材料，其特征在于它是由聚合物和石墨薄膜两部分组成，其体积百分比为石墨薄膜65～80％，聚合物20～35％。其中石墨相与聚合物呈平行关系。所制得的导热连接材料平面方向上热导率可达860.2W/m·K，而体积密度则可低至1.84g/cm3，但该设计中膜压、喷涂等工艺要求苛刻，工艺复杂，且未涉及导热结构件与被连接组件的连接方法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高导热柔性结构及连接方法。
根据本发明提供的一种高导热柔性结构，包括第一结构件以及第二结构件；
所述第一结构件为柔性结构且所述第一结构件的端部连接所述第二结构件的一端，所述第二结构件的另一端用于连接被连接组件。
优选地，所述第一结构件的端部上设置有第一端部结构，所述第二结构件上设置有第二端部结构；
所述第一端部结构匹配所述第二端部结构；
所述第一端部结构和第二端部结构之间设置有高导热胶粘剂。
优选地，所述第二结构件包括上定位板、下定位板以及基座；
所述第二端部结构设置在所述基座上，所述第一结构件的端部通过所述上定位板和下定位板安装在所述基座上且所述第一端部结构连接所述第二端部结构。
优选地，所述第一结构件为多层石墨烯膜加压固化成型的层叠结构，其中，相邻的所述石墨烯膜之间涂抹高导热胶粘剂。
优选地，所述第一端部结构、第二端部结构均为斜面，其中，所述基座上所具有的斜面与所述下定位板上所具有的支撑面之间的夹角为15°～75°。
优选地，所述石墨烯膜的厚度为25～100μm。
根据本发明提供的一种高导热柔性连接方法，包括如下步骤：
S1：制备第一结构件，所述第一结构件采用石墨烯膜且在所述石墨烯膜的两侧平面区域涂高导热胶粘剂，层叠粘接，加压固化成型，制成两端为固定粘接层段的弧形叠层结构；
S2：制备第二结构件，所述第一结构件、第二结构件相接触的接触面分别制成相匹配的第一端部结构、第二端部结构；
S3：将所述第一端部结构、第二端部结构分别用丙酮清洗后晾干；
S4：在所述第一端部结构、第二端部结构上分别涂高导热胶粘剂，将所述第一端部结构和第二端部结构相连并通过所述第二结构件连接被连接组件。
优选地，所述第二结构件与被连接组件一体成型；或者
所述第二结构件单独成型后与被连接组件采用螺接、铆接、胶接或焊接的方式连接。
优选地，所述第一结构件中部为自由柔性段且所述自由柔性段呈松弛状态。
优选地，所述高导热胶粘剂包括金粉导电胶、银粉导电胶、铜粉导电胶中的任一种或任多种。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明利用石墨烯薄膜面内传热效率高的优点，石墨烯薄膜制成叠层结构后其面内热导率为875W/m·K，是单层石墨烯薄膜热导率的79.5％，且克服了单层石墨烯膜热通量不足的缺点，能够将被连接组件的热变形有效吸收，解决了被连接组件之间由于热膨胀不同导致应力通过导热构件传导从而影响型面精度的问题，在卫星等高精度制作领域有广阔的应用前景，实用性强。
2、本发明将被连接组件热变形产生的应力在高导热柔性连接件的中间自由柔性段充分吸收，达到被连接组件间的形变隔离的效果，满足卫星成像系统的高精度要求。
3、本发明通过将多层石墨烯膜两端填充高导热胶粘剂加压固化成型形成层叠结构，并将第一结构件和第二结构件连接处设置成斜面，保证了热量沿石墨烯叠层的面内方向有效传递。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中示出：
第一结构件1 下定位板5
被连接组件2 高导热胶粘剂6
第二结构件3 螺钉7
上定位板4 基座8
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
本发明提供了一种高导热柔性结构，包括第一结构件1以及第二结构件3，所述第一结构件1为柔性结构且所述第一结构件1的端部连接所述第二结构件3的一端，所述第一结构件1中部为自由柔性段且所述自由柔性段呈松弛状态，所述第二结构件3的另一端用于连接被连接组件2，所述第一结构件1的端部上设置有第一端部结构，所述第二结构件3上设置有第二端部结构，所述第一端部结构匹配所述第二端部结构，所述第一端部结构、第二端部结构均优选为斜面，其中，所述基座8上所具有的斜面与所述下定位板5上所具有的支撑面之间的夹角为θ，其中θ优选为15°～75°。
进一步地，所述第二结构件3包括上定位板4、下定位板5以及基座8，所述第二端部结构设置在所述基座8上，所述第一结构件1的端部通过所述上定位板4和下定位板5安装在所述基座8上且所述第一端部结构连接所述第二端部结构，且所述第一端部结构和第二端部结构之间设置有高导热胶粘剂6，所述高导热胶粘剂采用包括金粉导电胶、银粉导电胶、铜粉导电胶中的任一种或任多种。
具体地，所述第一结构件1为多层石墨烯膜加压固化成型的层叠结构，其中，相邻的所述石墨烯膜之间涂抹高导热胶粘剂，所述石墨烯膜的厚度为25～100μm。
本发明还提供了一种高导热柔性连接方法，包括如下步骤：
S1：制备第一结构件1，所述第一结构件1采用石墨烯膜且在所述石墨烯膜的两侧平面区域涂高导热胶粘剂，层叠粘接，加压固化成型，制成两端为固定粘接层段的弧形叠层结构；
S2：制备第二结构件3，所述第一结构件1、第二结构件3相接触的接触面分别制成相匹配的第一端部结构、第二端部结构；
S3：将所述第一端部结构、第二端部结构分别用丙酮清洗后晾干；
S4：在所述第一端部结构、第二端部结构上分别涂高导热胶粘剂，将所述第一端部结构和第二端部结构相连并通过所述第二结构件3连接被连接组件2。
本发明中，所述第二结构件3与被连接组件2采用一体成型；或者所述第二结构件3单独成型后与被连接组件2采用螺接、铆接、胶接或焊接的方式连接。
实施例2：
本实施例为实施例1的优选例。
本实施例提供了一种高导热柔性结构，如图1所示，第一结构件1的两端均通过第二结构件3连接被连接组件2，并能够通过所述第一结构件1中部为自由柔性段充分吸收被连接组件2产生的应力。
进一步地，第一结构件1采用210mm×60mm的石墨烯薄膜用高导热胶粘剂层叠粘接制成190mm(内弧长)×60mm×6mm的弧形叠层结构，两侧固定粘接层段尺寸为70mm×60mm×6mm，中间自由柔性段尺寸为50mm(内弧长)×60mm×6mm。将第一端部结构加工为斜面。
本实施例中中石墨烯薄膜的优选厚度为100μm，高导热胶粘剂优选为银粉导电胶，所述基座8上所具有的斜面与所述下定位板5上所具有的支撑面之间的夹角θ为30°。
本实施例中第二结构件3与被连接组件2采用一体成型。基座8尺寸加工成70mm×60mm×14mm，基座8平面上打3个平行的螺纹孔。基座8上第二端部结构加工成斜面，斜面上打3个平行的螺纹孔。上定位板4尺寸加工成42mm×60mm×2mm与基座8斜面上的螺纹孔对应位置打3个通孔。下定位板5尺寸加工成30mm×60mm×2mm，与基座8平面上的螺纹孔对应位置打3个通孔。。
表面处理时，将第一端部结构、第二端部结构的接触面用丙酮清洗后晾干。胶接装配时，在第一端部结构和第二端部结构上涂银粉导电胶，然后使用螺钉通过上定位板4、下定位板5将第一结构件1紧固安装在在被连接组件2上，所述连接件优选采用螺钉7。
所述第一结构件1完成胶结装配后中间自由柔性层段呈松弛状态。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种高导热柔性结构，其特征在于，包括第一结构件(1)以及第二结构件(3)；
所述第一结构件(1)为柔性结构且所述第一结构件(1)的端部连接所述第二结构件(3)的一端，所述第二结构件(3)的另一端用于连接被连接组件(2)。
2.根据权利要求1所述的高导热柔性结构，其特征在于，所述第一结构件(1)的端部上设置有第一端部结构，所述第二结构件(3)上设置有第二端部结构；
所述第一端部结构匹配所述第二端部结构；
所述第一端部结构和第二端部结构之间设置有高导热胶粘剂(6)。
3.根据权利要求2所述的高导热柔性结构，其特征在于，所述第二结构件(3)包括上定位板(4)、下定位板(5)以及基座(8)；
所述第二端部结构设置在所述基座(8)上，所述第一结构件(1)的端部通过所述上定位板(4)和下定位板(5)安装在所述基座(8)上且所述第一端部结构连接所述第二端部结构。
4.根据权利要求1所述的高导热柔性结构，其特征在于，所述第一结构件(1)为多层石墨烯膜加压固化成型的层叠结构，其中，相邻的所述石墨烯膜之间涂抹高导热胶粘剂。
5.根据权利要求3所述的高导热柔性结构，其特征在于，所述第一端部结构、第二端部结构均为斜面，其中，所述基座(8)上所具有的斜面与所述下定位板(5)上所具有的支撑面之间的夹角为15°～75°。
6.根据权利要求4所述的高导热柔性结构，其特征在于，所述石墨烯膜的厚度为25～100μm。
7.一种高导热柔性连接方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：制备第一结构件(1)，所述第一结构件(1)采用石墨烯膜且在所述石墨烯膜的两侧平面区域涂高导热胶粘剂，层叠粘接，加压固化成型，制成两端为固定粘接层段的弧形叠层结构；
S2：制备第二结构件(3)，所述第一结构件(1)、第二结构件(3)相接触的接触面分别制成相匹配的第一端部结构、第二端部结构；
S3：将所述第一端部结构、第二端部结构分别用丙酮清洗后晾干；
S4：在所述第一端部结构、第二端部结构上分别涂高导热胶粘剂，将所述第一端部结构和第二端部结构相连并通过所述第二结构件(3)连接被连接组件(2)。
8.根据权利要求1至6任一项所述的高导热柔性结构或者根据权利要求7所述的高导热柔性连接方法，其特征在于，所述第二结构件(3)与被连接组件(2)一体成型；或者
所述第二结构件(3)单独成型后与被连接组件(2)采用螺接、铆接、胶接或焊接的方式连接。
9.根据权利要求1至6任一项所述的高导热柔性结构或者根据权利要求7所述的高导热柔性连接方法，其特征在于，所述第一结构件(1)中部为自由柔性段且所述自由柔性段呈松弛状态。
10.根据权利要求1至6任一项所述的高导热柔性结构或者根据权利要求7所述的高导热柔性连接方法，其特征在于，所述高导热胶粘剂包括金粉导电胶、银粉导电胶、铜粉导电胶中的任一种或任多种。
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