離子液電噴霧推力器具有高比沖、小體積等優(yōu)勢(shì)，可用于微納衛(wèi)星的姿態(tài)控制等領(lǐng)域。在該類推力器中采用多孔玻璃材質(zhì)發(fā)射極具有離子液被動(dòng)供給、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。然而，多孔玻璃具有高脆性，加工困難。超快激光熱效應(yīng)低，材料適應(yīng)性好，有望成為高效低損傷加工多孔玻璃大面積、高銳度、高一致性微錐陣列發(fā)射極的可行方法。然而，目前鮮見(jiàn)超快激光加工多孔玻璃發(fā)射極的案例，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝和運(yùn)行效果亟待研究。

本項(xiàng)目旨在探索脆性難加工多孔玻璃材料發(fā)射極的微錐陣列大面積、高銳度、高一致性超快激光微細(xì)加工工藝，開(kāi)展組裝的電噴霧推力器地面發(fā)射性能測(cè)試評(píng)估。因此，本項(xiàng)目分解為如下三個(gè)研究子任務(wù)：

    (1) 電噴推力器多孔玻璃微錐陣列發(fā)射極超快激光加工工藝研究；

    (2) 多孔玻璃電噴推力器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與測(cè)試；

    (3) 超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)。

本項(xiàng)目在電噴霧推力器多孔玻璃發(fā)射極的設(shè)計(jì)、加工和測(cè)試方面取得了階段性成果，主要包括：

    (1) 通過(guò)仿真極間電分布規(guī)律和離子液擴(kuò)散行為，掌握了多孔玻璃發(fā)射極合理設(shè)計(jì)參數(shù)窗口。

    (2) 搭建了超快激光微細(xì)加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了納米位移臺(tái)和激光器的聯(lián)動(dòng)加工，實(shí)現(xiàn)多孔玻璃高分辨率加工，錐頂尺寸可減小至10μm。

    (3) 確定了多孔玻璃的超快激光材料去除行為，并獲得了高效低熱損傷加工窗口。

    (4) 掌握了大面積高一致性多孔玻璃微錐陣列的超快激光加工工藝，完成發(fā)射極加工和地面測(cè)試驗(yàn)證。平均錐頂尺寸20μm的發(fā)射極在3kV電壓下測(cè)得了90μN(yùn)的推力。