亚毫米波射电望远镜单元面板复制技术研究

毫米波和亚毫米波观测是天文学研究的一个重要领域。我国亚毫米波射电望远镜研制已提上日程。高精度面板是毫米波、亚毫米波射电望远镜核心技术之一，目前我国还不具备制作亚毫米波射电望远镜面板的能力。本项目提出利用贴膜胶接方法研究适用于亚毫米波射电望远镜的高精度单元面板。基本思想是通过将金属膜贴合在高精度模具上并利用胶结补偿方法使之与基体成为一个完整的面板单元。射电望远镜反射面巨大，且大都采用望远镜阵形式，面板需求量十分巨大。使用低成本面板对降低望远镜造价有重要意义。该方法可以利用一个模具复制出整圈抛物面的多块单元面板，从而达到降低面板造价的目的。项目的目标是在实验室完成一块面积约0.4-0.6平方米， 精度范围在0.003mm-0.01mm（RMS）之间，适合亚毫米波射电望远镜使用的面板样品。

毫米波和亚毫米波的观测在对恒星起源理论验证起到了重要的作用。高精度面板是毫米波、亚毫米波射电望远镜核心技术之一，项目提出利用贴膜胶接方法研究适用于亚毫米波射电望远镜的高精度单元面板。基本思想是通过将金属膜贴合在高精度模具上并利用胶结补偿方法使之与基体成为一个完整的面板单元。该方法可以利用一个模具复制出整圈抛物面的多块单元面板，达到降低面板造价的目的。.对面板贴膜成型技术进行了理论研究和相关实验。利用有限元方法中的胶接结构粘弹性力学特性分析方法对膜的材料选择、膜层厚度、胶结剂的选择和胶层的厚度选择做了详细的计算和对比分析。.通过分析得出结论：.(1).面板的成型精度与它自身的弹性模量和泊松比都有很大的关系,铜膜的成型效果好于铝膜和不锈钢膜;.(2).胶层弹性模量减小时,胶层内的正应力增加,且中心区域正应力的变化更明显;剪应力均布在整个胶层面内,并且随着胶层弹性模量的减小而减小;.(3).胶层厚度增加时,胶层内正应力增加,在中心区域有应力集中现象;剪应力在整个面内均布,只在边缘区域稍微的增大;.(4).在不引起过大的应力集中和胶层中不产生大的胶接缺陷且胶接工艺不复杂化的前提下,应选用低弹性模量的结构胶和较厚的胶层厚度;.(5).面积为0.5m2的面板面型精度要求为10um时，当结构胶的弹性模量为200MPa，胶层厚度为0.3mm，金属薄膜厚度为0.1mm时，可满足要求。 .(6).胶接结构在固化过程中产生的胶结应力，主要是由胶黏剂的固化收缩以及金属膜与基体间的热膨胀系数失配引起的。不同的固化温度会产生相似的固化应力变化，温度越高，其相应的固化速率越大，而且胶黏剂在X方向的等效位移对其剪切模量的变化较为敏感，容易发生剪切带现象。将胶黏剂的泊松比数值从0.2增加到0.499将会显著的增加胶黏剂的残余应力，但是却提高了胶接面的表面精度。.在理论分析的基础上进行了相关实验。.⑴通过实验明确了实验负压、基体质量与固化压力的关系。.⑵通过设计真空模具和吸附实验，验证了真空贴膜的可行性。.⑶通过胶接实验，确定了铜膜、环氧树脂和铝质基体的胶接组合。.⑷通过实验探索，确定了基体的喷砂工艺，金属膜的厚度及表面处理工艺。.项目获得一项国家发明专利授权，发表论文三篇，培养硕士研究生三名。通过课题的研究可以看出，贴膜成型法制造的复合面板具有很大的发展空间。