德国研究所激光微结构技术提升卫星散热效率

高效的热管理是航天工程中的核心挑战之一。德国弗劳恩霍夫海因里希·赫兹研究所（Fraunhofer HHI）正在开发一种基于激光的制造工艺，通过定向结构化金属表面，显著改善航天器的散热性能。

太空环境处于真空状态，这导致依赖热传导的常规散热方式失效，电子元件极易过热。在真空中，唯一有效的散热途径是通过热辐射将热量散发到宇宙空间。弗劳恩霍夫HHI的研究人员正是针对这一痛点，对金属表面进行功能化处理，使其在真空环境下具备极高的热辐射效率。

激光微结构实现被动冷却

该技术的核心原理是将热量通过辐射器转化为热辐射。为了实现高效散热，材料必须Zui大化地发射热辐射。此前，研究人员在与弗劳恩霍夫先进光子源卓越集群（CAPS）的合作项目中，开发了多种表面处理方法。

弗劳恩霍夫HHI研究小组组长埃克·许布纳教授指出：“裸露的金属表面——如卫星外壳、火箭喷管或包含功率电子设备的箱体——热辐射能力极差。我们使用激光对表面进行粗糙化处理，使其形成类似辐射器的结构，从而高效散发热量。”

该工艺采用飞秒激光照射金属，使部分表面材料蒸发。由于激光脉冲极短，基材保持完好。研究人员在原本光滑的表面“雕刻”出尺寸约为1微米的锥形结构。经过这种激光结构化处理后，铝、不锈钢、钛或铜等粗糙表面的热发射率从纯金属原本的约10%大幅提升至95%至99%。

这一工艺的优势在于仅通过物理优化表面而不改变材料化学性质。此外，由于省去了传统的油漆涂层，火箭发射重量得以减轻，从而降低发射成本。与油漆不同，结构化表面不会随时间释放溶剂，彻底消除了太空环境中常见的“放气”（Outgassing）风险。