附著于航天器表面上的月塵可能引起很多故障, 包括機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死、密封機(jī)構(gòu)失效、光學(xué)系統(tǒng)靈敏度下降、部件磨損以及熱控系統(tǒng)故障，并且對(duì)宇航員的生命健康產(chǎn)生了巨大威脅。為了對(duì)月球和火星以及其他探索做準(zhǔn)備，德國(guó)弗勞恩霍夫IST研究所牽頭了DEAR項(xiàng)目（塵埃環(huán)境應(yīng)用和研究）中的一個(gè)子項(xiàng)目，利用不均勻電場(chǎng)移除敏感材料表面的灰塵顆粒。LPKF ProtoLaser系統(tǒng)高精度加工PET薄膜在系統(tǒng)性試驗(yàn)中表現(xiàn)出色。

1.月塵對(duì)人類和探索設(shè)備是非常危險(xiǎn)的存在

人類探月工程的發(fā)展歷程充滿了挑戰(zhàn)與突破。從蘇聯(lián)的早期探索到美國(guó)的阿波羅計(jì)劃，再到中國(guó)的嫦娥系列任務(wù)，每一步都凝聚著人類的智慧和勇氣。

就人類目前的科學(xué)技術(shù)而言，重返月球已經(jīng)不算太難，但是一塊新的絆腳石出現(xiàn)在了人類面前，成為重返月球不可小視的一個(gè)障礙，它就是月塵（moondust）。這些不同形狀和大小的月球塵埃，通常帶有鋒利的邊緣和電荷，極度干燥的環(huán)境和無情的宇宙輻射會(huì)在微粒中產(chǎn)生靜電荷，從而使它們附著在宇航服、靴子、太陽(yáng)能電池板、相機(jī)鏡頭和幾乎所有其他東西上。它還會(huì)進(jìn)入墊圈和密封件，導(dǎo)致其失效。正如在阿波羅任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的那樣，月球塵埃被帶入宇航員的棲息地，從而引起了長(zhǎng)期的肺部問題。

2.非均勻電場(chǎng)除塵試驗(yàn)

為了對(duì)月球和火星以及其他探索做準(zhǔn)備，歐空局啟動(dòng)了DEAR項(xiàng)目（塵埃環(huán)境應(yīng)用和研究），為系統(tǒng)地研究風(fēng)化層與空間探索設(shè)備表面和系統(tǒng)的相互作用提供可行性方案。該項(xiàng)目旨在通過不同方法開發(fā)和測(cè)試去除各種表面灰塵的策略，包括電場(chǎng)和振動(dòng)技術(shù)。

位于德國(guó)布倫瑞克的弗勞恩霍夫IST研究所牽頭了一個(gè)子項(xiàng)目，利用不均勻電場(chǎng)移除敏感材料表面的灰塵顆粒。首先，他們嘗試了不同的數(shù)學(xué)模型，以預(yù)測(cè)不同幾何形狀和電路間距以及外加信號(hào)在脈沖形狀、正負(fù)極性和電壓方面的影響。根據(jù)調(diào)研結(jié)果和建議，挪威的 Gusland 咨詢公司進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，以驗(yàn)證預(yù)期，并最終得到了最佳設(shè)計(jì) - 高壓偏置的脈沖性能最佳。

最終確認(rèn)的幾何圖形設(shè)計(jì)和測(cè)試示例：在標(biāo)準(zhǔn)FR4測(cè)試樣品上使用500V脈沖和7.5V偏壓移動(dòng)粒子。

3.LPKF ProtoLaser系統(tǒng)高精度加工PET薄膜

LPKF ProtoLaser U4 在ROWO Coating 公司提供的透明薄膜上加工了設(shè)計(jì)好的樣品圖形。在 200 μm PET 薄膜上覆蓋所需材料，并用紫外激光器從數(shù)個(gè)接觸焊盤上去除表面氧化層，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜幾何形狀的電接入。

LPKF ProtoLaser U4集成紫外激光器，具有多種材料加工能力。紫外激光器的高脈沖能量可實(shí)現(xiàn)無殘留的消融過程，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)無殘留的幾何圖形加工。LPKF ProtoLaser U4 能夠快速準(zhǔn)確地制作幾何圖形或切割各種材料，是一款高精度多功能的加工工具。

LPKF ProtoLaser U4可以精確地進(jìn)行電路板分板，沒有機(jī)械應(yīng)力，可鉆微孔，并在焊盤上開窗。紫外激光器還可切割和加工LTCC、燒結(jié)陶瓷，聚酰亞胺薄膜，精細(xì)半固化片，甚至可以在ITO/TCO基材中形成不可見結(jié)構(gòu)。它也可以輕松處理層壓材料，如FR4和特定的RF以及基板。

LPKF ProtoLaser U4配備了強(qiáng)大的CircuitPro Advanced軟件，豐富的材料數(shù)據(jù)庫(kù)，可為各種材料提供最佳的激光參數(shù)。因?yàn)榧す獠恢苯咏佑|材料，不產(chǎn)生設(shè)備耗材成本。微材料加工得益于激光的精細(xì)光斑直徑，精確的z軸聚焦和對(duì)加工位置的精確控制，使其成為高精度應(yīng)用的卓越工具。

而對(duì)于PET薄膜材料結(jié)構(gòu)，另一臺(tái)LPKF ProtoLaser R4激光設(shè)備加工效果更優(yōu)。系統(tǒng)配備了亞飛秒超快激光器，可以在沒有任何熱影響的情況下對(duì)薄膜基材進(jìn)行極其精確的圖形制作，以及針對(duì)硬化或燒制后基材的精確切割。

來源：LPKF樂普科

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