随着航天事业的快速开展，相控阵天线由于具有波束转换灵活、寿命长、可靠性好等突出优势，在空间信息传输、空间探测等方面将发挥关键作用。但是，相控阵天线具有高性能、高集成度和高热流密度等特征，在其内部狭小的空间内密集布置着数量众多的T/R模块，导致天线热量过于集中。因此，散热问题已成为制约其上天应用并进一步开展的难点和瓶颈，也严重影响其可靠性、寿命和工作性能。金刚石是自然界原子排列最紧密的物质，在已知自然物质中具有最高的热导率，是性能优异的热控材料。此外，金刚石具有极高的硬度、极高的弹性模量、较低的热膨胀系数以及优异的抗辐照性能，其物理、化学性质稳定，真空质量损失小，无可凝挥发物，在空间领域具有广阔的应用前景。

为解决空间相控阵天线的热控制难题，北京空间飞行器总体设计部热设计团队的卢威设计师在天线T/R组件铝合金框架中设计嵌入了48片高导热、高精度、大尺寸金刚石膜，研究金刚石膜与天线结构框架的高精度装配、界面填充及连接方案、热匹配性设计、金刚石膜产品实现，介绍地面测试和地面试验验证情况和4副相控阵天线分别在4颗卫星上的在轨飞行结果。金刚石膜产品由北京科技大学李成明教授团队采用直流电弧等离子体CVD法研制。

相关的成果以“Application of high-thermal-conductivity diamond for space phased array antenna”为题，发表在Functional Diamond 杂志上。

图片解析

图1. 基于金刚石薄膜的热控制设计原理图和高导热性能金刚石薄膜的图片

图2. (a)断口形貌和(b)金刚石薄膜的激光拉曼光谱

图3. 金刚石薄膜质量和导热系数的测量

图4. 全系统级热平衡测试中天线的照片

图5. 热分析温度映射图像