真空技术

• 复合铜集流体制造工艺及其支撑层改性方案综述

  高科;沈光宇;罗一凡;张蕾;宋琳琳;范藤辉;步绍宁;翁子航;翁伟嘉;武俊伟;

  复合铜集流体通过“铜膜-高分子支撑层-铜膜”三层结构设计，以轻量化（铜用量减少50%以上）显著提升锂离子电池能量密度，以纵向断裂与横向绝缘特性可阻断热失控蔓延，同步解决能量密度与安全性间的矛盾，在新能源市场领域具有重要应用价值。其制造工艺分为三类路径：一步法（全干法，以磁控溅射设备升级为迭代方向，设备投资大）、二步法（磁控溅射-电化学镀，当前产业化主流）、三步法（磁控溅射-真空蒸镀-电化学镀，蒸镀提高铜层完整性，但高温易损伤基膜）。核心制造工艺为磁控溅射镀膜，通常采用卷对卷镀膜方式。复合铜集流体支撑层研究聚焦PP基膜（成本低、耐电解液腐蚀、断裂伸长率高），但其非极性表面导致PP/Cu界面结合力不足。改性方案分两类：表面原位改性（等离子体刻蚀和化学刻蚀，通过增加粗糙度和引入极性官能团强化机械互锁，但存在时效性衰退和基膜损伤风险）；涂层功能修饰（如TA-APTES纳米球和PDA涂层，通过C=O和N-H与铜配位实现化学键合，更具潜力）。复合铜集流体产业化需解决界面强化和工艺效率问题，未来研究应整合材料创新（如功能涂层）与设备升级，推动其规模化应用。

  2026年01期 v.32;No.200 1-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1988K]
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• 立方形真空容器壁厚设计校核与透射界面设计

  苏玉磊;陈建徽;黄倩;胡志勇;张振;丁怀况;章学华;

  针对真空环境下激光与材料相互作用研究的光学平台对观测环境高稳定性的需求，提出一种基于非圆形截面容器设计理论的立方形真空容器设计方案。依据GB/T 150.3—2024进行结构设计，并通过三维有限元仿真验证，系统解析外压载荷下拐角区域的三维不连续应力传递机制。采用亚克力-金属复合观察窗设计，结合材料蠕变特性与密封界面变形协调准则进行参数优化。通过多壁厚方案的成本评估，揭示成本非线性增长对制造成本的影响；针对拐角应力集中现象，基于疲劳评估准则提出局部强化策略。该设计成功应用于激光驱动真空实验平台，为特种光学观测设备提供了兼具结构稳定性、经济性与功能匹配性的设计范式。

  2026年01期 v.32;No.200 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1128K]
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• 磁悬浮转子真空计惰性气体校准研究

  宋云见;李博文;张子凡;张虎忠;贾文杰;李玉成;李得天;

  在半导体制造及空间环境模拟等工业及科研领域中，需采用磁悬浮转子真空计对Ar、Kr、Xe等具有较大分子质量与黏滞系数的惰性气体进行高精度真空压力测量。本研究基于静态膨胀法，对三种不同型号的磁悬浮转子真空计在三种惰性气体环境下的实际切向动量传递系数σ_(eff)进行了实验校准，并对测量结果的稳定性进行了分析，对不确定度进行了评定。结果表明，1×10~(-4)～1 Pa压力范围内，SRG-2CE对Kr测量结果的稳定性最好，σ_(eff)偏差范围为-0.92%～1.68%；三种不同型号的SRG对Ar、Kr、Xe的σ_(eff)校准结果分别为0.992、0.984、0.999；不确定度主要来源于前级压力测量、容积比标定及磁悬浮转子真空计自身测量偏差，高真空范围内相对合成标准不确定度变化范围为3.31%～0.77%。

  2026年01期 v.32;No.200 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1040K]
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• 宽范围、高精度、批量化复合型真空测试校准装置设计与实现

  刘金生;莫言;凌波;张兵;陈星;

  设计了一种复合型综合真空校准装置，并对其性能进行了系统测试和分析。该装置由多个真空校准室、流导元件、管路系统、供气系统以及真空获得系统组成，覆盖1×10~(-8)～1×10~5 Pa的宽真空压力校准范围。装置采用模块化设计，根据不同真空压力区间的特点，分别采用了静态比较法、动态比较法和动态流量法三种校准方法，以满足不同真空计的校准需求。测试中使用了多种类型的真空计进行测试校准，对各个压力校准区间的测量不确定度进行了评定和计算，并且通过传递比较法验证了其在多个校准点上的准确性和一致性。研究结果为宽范围真空校准技术提供了一种高效、高精度的解决方案，可为真空校准技术的研究和应用提供技术支持。

  2026年01期 v.32;No.200 31-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1015K]
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• 紧凑型氘氘中子发生器中氧化铝涂层阻氘实验研究

  王维海;徐伟;冯子楠;耿成龙;李佳乐;侯志宇;

  靶作为紧凑型氘氘中子发生器的核心组件，其储氘性能对装置的中子产额与稳态运行具有决定性影响。为防止氘粒子向靶衬底扩散导致靶材中氘富集度下降，引入阻氘涂层是一种有效的技术途径。该研究围绕氧化铝阻氘涂层在中子发生器靶中的应用展开，重点从涂层制备工艺、表面形貌表征、阻氘性能及中子产额四个方面进行分析。在涂层制备方面，为保障涂层的结构致密性，采用磁控溅射技术在无氧铜靶衬底表面沉积厚度为1μm的纯铝层，随后通过空气中自然氧化的方式使其转化为氧化铝涂层。利用扫描电子显微镜对涂层进行表面与截面形貌分析，结果显示：尽管表面存在微小缝隙，但其截面呈现出均匀致密的微观结构。进一步在气体驱动渗透实验平台上开展不同温度下的氘渗透行为研究，结果表明：该氧化铝涂层在750 K、850 K与950 K温度条件下，其阻氘下降因子（PRF）分别达到145、153与138，显示出良好的高温阻氘稳定性。在中子发生器靶中的实际应用测试表明：在氘离子束能量为60 kV、束流强度为4.82 mA的辐照条件下，未覆盖阻氘层时的中子计数总额为24 255，覆盖后提升至28 335，中子计数增幅约达17%，验证了该氧化铝阻氘层在提升中子发生器性能方面的有效性与工程应用潜力。

  2026年01期 v.32;No.200 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1041K]
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• 面向离子束抛光的聚焦型射频离子源研制

  袁祖浩;王建青;成东明;王佳方;李明;李勇;

  根据高精度光学制造的需求，成功研制出聚焦型射频离子源，突破了国内相关技术瓶颈。通过电磁场仿真优化线圈结构与磁场配置，采用5匝线圈与12根铝镍钴磁棒组成的环形永磁组件，显著提升等离子体密度与均匀性。基于分层架构与MVVM模式开发的控制系统，集成四大功能模块，实现工艺过程的稳定闭环控制。实验结果表明：离子源束径均值为8.37 mm，满足≤Φ10 mm设计要求；8 h连续运行中体积去除率波动仅为0.33%，远优于≤5%的指标要求，平均体积去除率达9.40×10~(-3) mm~3/min，显著超过基准值。在高真空环境下，系统能稳定制备重复性良好的去除函数斑点，充分验证了其优异的长时运行稳定性与加工一致性。研究结果为高精度、高效率光学元件加工提供了可靠技术支撑，具有重要工程应用价值。

  2026年01期 v.32;No.200 44-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1656K]
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低温技术

• 无人机机载液氢储罐热力耦合分析与轻量化改进

  彭子昂;李晓刚;李永新;许张良;李荣凡;谭宏博;

  液氢具有高能量密度和清洁无污染等优点，成为无人机产业关注的重点。液氢储罐作为液氢无人机的核心部件，其绝热性能和自重对无人机续航和机动性影响巨大。本文通过有限元仿真方法，对某无人机液氢储罐进行热力耦合分析，并对储罐进行轻量化改进。使用LBL模型计算该液氢储罐多层绝热结构的表观导热系数为0.46 W/（m·K），并通过理论计算与仿真模拟得到储罐的漏热量分别为1.13 W和1.26 W。当储罐充装液氮介质时，仿真模拟的漏热结果为1.03 W，与试验测试结果（0.98 W）的偏差为5.10%，验证了仿真预测方法的可靠性。在满载工况下对储罐进行了应力分析，最大应力和最大变形量分别为66.94 MPa和0.27 mm；对四种危险工况进行了分析，综合应力与变形结果认为紧急制动工况为危险工况，对其结构不连续位置进行应力校核，校核结果表明该储罐的最大应力均低于许用值。基于响应面方法，拟合储罐应力与内容器壁厚之间的关系式，在给定的壁厚区间中寻找不超过应力许用值的最小值。改进后储罐的内外容器壁厚分别为0.80 mm和1.20 mm，可满足强度要求，其空重从11.31 kg降至9.77 kg，质量储氢比从16.28%提升至18.38%。本研究可为无人机机载液氢储罐的结构优化与设计提供理论参考。

  2026年01期 v.32;No.200 51-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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• 热耦合型双级脉管制冷机性能仿真研究

  杜海鹏;许国太;庄昌佩;于锟锟;张学林;薛海亮;王景杰;

  热耦合型双级脉管制冷机具有结构紧凑、运行稳定可靠的特性，在空间液氢温区制冷领域展现出巨大潜力与应用前景，对其性能特性与优化方法的研究具有重要意义。论文基于理论分析，利用Sage软件建立了热耦合型双级脉管制冷机数值模型，结合响应面优化方法，系统分析了预冷温度与低温级输入功率对低温级制冷性能的影响。结果表明，低温级制冷量随预冷温度的升高呈下降趋势，随低温级输入功率的增大呈上升趋势；对于低温级相对卡诺效率，预冷温度相较于低温级输入功率对其影响更为显著。通过响应面优化分析可得在预冷温度为67.8 K、低温级输入功率为248.6 W工况下，低温级相对卡诺效率达到峰值4.3%，在20 K制冷温度下得到1.476 W的制冷量，最低无负载温度为13.03 K。本研究为该类型制冷机的参数优化与系统设计提供了参考。

  2026年01期 v.32;No.200 62-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1242K]
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• 红外探测器用线性分置式斯特林制冷机设计及实验研究

  韩蓬磊;迟国春;段燕波;

  随着红外探测器的应用环境越来越严苛，对红外探测器用制冷机也提出了更高的要求。为满足红外探测器快速降温、低功耗、小型化、高可靠性的应用需求，研制了一款线性分置式斯特林制冷机。制冷机采用动磁式直线压缩机提供往复压力波，压缩机采用双活塞对置结构以降低振动，膨胀机采用气动式结构。基于Sage软件进行了制冷机热力学设计，根据设计目标对回热器尺寸、充气压力、运行频率、弹簧刚度等关键参数进行仿真设计，得到了制冷机最优运行参数及热力学结果。根据热力学计算结果对制冷机结构和降温时间进行设计。实验研究了充气压力、运行频率、输入功率及弹簧刚度对制冷机性能的影响，实验结果与仿真结果较为吻合。研究结果表明，在充气压力为3.0 MPa，运行频率为85 Hz的工况下，该制冷机典型制冷量为1.1 W@85 K@23℃@直流35 W，整机热力学效率达到3.23%，质量为450 g，满足设计和应用目标。

  2026年01期 v.32;No.200 70-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1250K]
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空间应用

• 变重力条件下低温推进剂贮箱自增压与热分层建模及其特性研究

  毛若曈;黄永华;高翔宇;李鹏;孙培杰;

  低温推进剂贮箱会经历停放、升空、入轨、滑行、返回等过程，其间重力加速度水平发生显著变化。在变重力加速度情况下，贮箱内气液两相介质的热力学状态是低温贮箱系统设计和运行最关心的内容之一。本文通过Python编程构建了常重力和变重力条件下贮箱内部的传热及热力学模型，耦合了推进剂工质气相、液相以及贮箱壁面区域，并结合Crank-Nicolson半隐式求解方法，实现了对贮箱内部自增压及热分层的准确预测，其中压力计算值与实验值偏差均低于3%，热分层计算结果偏差度在1%以内。仿真结果表明，在箭体变重力飞行过程中，重力加速度动态变化显著影响贮箱热工特性。微重力下贮箱压力增长减缓，且重力加速度越接近零，压力增长速率越小；恢复常重力时，压力上升迅速。气液相温度在重力变化阶段波动明显，在超重力和重力恢复段分别出现小幅降低和升高，且越靠近气枕区上方温度变化更明显。在变重力条件下，液相与壁面的对流换热功率高于气相。超重力向微重力过渡时，换热功率显著下降，且重力加速度趋近于零时功率最小值亦接近零。微重力恢复至常重力过程中，气液相换热功率出现瞬间陡增后回落的现象，且初始重力越小波动幅度越大，这可能是导致系统内压力与温度波动的主要原因。

  2026年01期 v.32;No.200 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1300K]
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• 用于原子干涉的光学锁相环技术研究进展

  刘攀;肖玉华;张炯阳;王骥;廉吉庆;杨炜;陈江;

  光学锁相环（OPLL）作为制备高质量相干光的有效方法，在原子干涉精密测量领域有着广泛而成熟的应用。利用相位锁定环路对光学信号频率与相位进行锁定，从而产生相位相干的激光，OPLL具有频差调节范围宽、相位噪声小、无边带干扰和相干光空间易分离等优势。相较于利用声光调制、电光调制等其他相干光制备方法实现的原子干涉精密测量传感器，采用OPLL技术实现的传感器具有更好的性能。通过阐述OPLL的基本原理及光路结构，综述并评价了国内外用于原子干涉的OPLL技术发展现状与采用的技术方案，并结合原子干涉精密测量特点，在分析总结OPLL技术的基础上，提出了与数字控制技术结合、系统向集成化与模块化演进、基于光子集成实现芯片化等三大发展趋势。研究结果为提升OPLL的综合性能，满足基础物理研究、惯性导航及空间探测等领域所需的高精度原子干涉精密测量传感器提供有力支撑。

  2026年01期 v.32;No.200 87-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1428K]
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• 对霍尔推力器大脉冲扰动的系统防护方法研究

  席竹君;张敏;王文超;杭观荣;

  霍尔推力器具有高效率、高比冲、长寿命、可靠性高等诸多优点，近年来广泛应用于航天器姿态控制、位置保持以及轨道转移等空间任务。然而，霍尔推力器由于自身工作原理会产生放电扰动，频率从几十千赫兹到几吉赫兹不等，轻则导致推力输出不稳定，重则引起推力器熄灭，甚至会产生瞬间大电流，大电流通过电缆传导到卫星一次母线，对整星供电系统产生较为严重的影响，需要针对霍尔推力器的放电扰动特性采取相应的防护方法。从霍尔推力器放电扰动机理出发，开展了大电流脉冲放电扰动特性分析，针对性提出了电源处理单元软硬件两方面放电扰动保护措施，并通过仿真和试验验证了防护措施的有效性，为确保霍尔推力器在航天器上的安全可靠应用提供了工程解决途径。

  2026年01期 v.32;No.200 100-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1446K]
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空间电推进连载

• 空间电推进技术概览——演化电推进（下）

  张天平;陈娟娟;张雪儿;

  在一百多年的发展历程中，种类繁多的各种空间电推进技术不断涌现。为了更好地展现空间电推进技术发展全貌，基于历届国际电推进会议（IEPC）论文及其他相关文献，全面梳理了迄今为止出现的各种空间电推进技术，按照经典电推进、演化电推进、新型电推进和非传统电推进等四种类别，分别从工作原理、历史渊源和发展现状等方面对88种电推进技术进行了简要介绍，包括经典电推进12种，演化电推进40种，新型电推进26种，非传统电推进10种。

  2026年01期 v.32;No.200 108-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 2136K]
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信息

• 《真空与低温》征稿说明

  <正>《真空与低温》期刊由中国航天科技集团有限公司主管，兰州空间技术物理研究所主办。被《中国科技核心期刊》收录。本刊1982年创刊，1995年起向国内外公开发行。国内统一连续出版物号：CN 62-1125/O4，国际标准连续出版物号：ISSN 1006-7086。本刊办刊宗旨是向广大读者介绍国内外真空与低温的最新发展动态和与之有关的新技术、新材料、新工艺、新设备以及在现代科学技术中的应用。

  2026年01期 v.32;No.200 120-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 252K]
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