ارزیابی خواص نوری رنگ‌های کنترل گرمایی سفید پایه سیلیکاتی به کار رفته در ماهواره با استفاده از روش تاگوچی

نویسندگان

1 انشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شاهینشهر، اصفهان، ایران

2 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر شاهین شهر

3 دانشکده علوم کاربردی، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، شاهین‌شهر

چکیده

رنگ‌های کنترل گرمایی، پوشش‌هایی با خواص نوری و گرمایی ویژه هستند که بر سطوح خارجی سامانه‌های فضایی به منظور کنترل ورود و خروج گرما اعمال می‌شوند. در تحقیق حاضر، به منظور تعیین تأثیر عوامل مختلف بر خواص رنگ‌های کنترل گرمایی؛ با استفاده از رنگ‌دانه‌های اکسید روی، دی‌اکسید تیتانیم و رنگ‌دانه تولید شده و رزین سیلیکات پتاسیم با دو ترکیب مختلف، پوشش‌هایی تهیه شده و بر روی زیرآیند‌های آلومینیومی اعمال شدند. زیرآیند‌ها در دو حالت سنباده زده و آندایزشده و پوشش‌ها در سه نسبت مختلف رنگ‌دانه به رزین تهیه شدند. جهت انجام و طراحی آزمایش‌ها از روش تاگوچی با تعداد نه آزمون استفاده شد. نتایج اندازه‌گیری جذب خورشیدی و نشر گرمایی پوشش‌های تهیه شده نشان داد که نوع رنگ‌دانه بالاترین تأثیر را بر خواص این رنگ‌ها دارد. به گونه‌ای که با انتخاب رنگ‌دانه مناسب، می‌توان خواص مورد نیاز یک رنگ کنترل گرمایی را به دست آورد. نوع آماده‌سازی زیرآیند نیز دارای تأثیر قابل ملاحظه‌ای است. رنگ‌دانه اکسید روی از بازتاب بالاتری نسبت به دو رنگ‌دانه دیگر برخوردار بوده و زیرآیند آندایزشده نیز دارای جذب خورشیدی پایین‌تر است. ترکیب رزین، هیچ تأثیری بر خواص نداشته و تأثیر نسبت رنگ‌دانه به رزین نیز بسیار اندک است. بررسی ریخت‌شناسی نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی نشان داد که هر سه نوع رنگ‌دانه دارای ریخت‌شناسی مشابه بوده و به خوبی در رزین پراکنده شده‌اند. نمونه حاوی رنگ‌‌دانه اکسید روی و رزین با درصد جامد 44.25 درصد و نسبتSiO2/K2O برابر با 1.925 و نسبت رنگ‌دانه به رزین 4:1، که بر روی زیرآیند آندایزشده اعمال شده بود، به عنوان نمونه بهینه معرفی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Optical Properties of Silicate White Thermal Control Paints Employed in Spacecraft by Taguchi Method

نویسندگان [English]

  • N. Kiomarsipour 1
  • R. Shojarazavi 2
  • K. Ghani 3
1 Department of Materials Engineering, Maleke-ashtar University of Technology
2 Department of Materials Engineering, Malek Ashtar University of TechnologyوShahin Shahr
3 Department of Materials Engineering, Malek Ashtar University of Technology
چکیده [English]

Thermal control paints are coatings with special thermo-optical properties that carried out on the outer surface of spacecraft to control the input and output heat. In the present study, to evaluate the effects of different factors on these coatings, ZnO, TiO2 and synthesized pigments and two different compositions of potassium silicate binder with three pigment to binder ratios were used to produce different coatings. The fabricated coatings were applied on the grounded and anodized Al substrates. The design of experiment was performed by Taguchi method including nine experiments. The results of solar absorption and thermal emission indicated that the pigment type was the most important processing parameter and the type of substrate preparation had also a significant effect. In fact, the ZnO pigment had the higher thermal emission and the anodized substrate had the lower solar absorption. The binder composition and pigment to binder ratio had no significant effects on thermo-optical properties. The morphological analyses were carried out by FE-SEM, indicated that all pigments had the similar morphologies and suitable distribution in applied coatings. It can be concluded from the obtained results that the sample consisted of ZnO pigment, the resin with 44.25 solid percentage and SiO2/K2O equal to 1.925, pigment to resin ratio of 4:1 and anodized substrate, can be considered as a optimum specimen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal control paint
  • Optical properties
  • pigment
  • Taguchi method