[發明專利]一種可調紅外發射率柔性隱身器件及其組裝方法

有效

• 申請號: 201310698211.2
• 申請日: 2013-11-30
• 公開（公告）號: CN103713439B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 熊善新;周安寧;汪曉芹;宮銘;吳伯華;禇佳;石玉靜
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種可調紅外發射率柔性隱身器件及其組裝方法，屬于電致變色器件制備技術領域，尤其針對軍事目標對紅外制導導彈的隱身應用。

背景技術

通過縮小軍事目標的紅外發射特征與周圍環境紅外發射率的差別，可實現軍事目標對紅外制導導彈的隱身，從而提高軍事目標在戰場的生存率。電致變色材料的光學特性(顏色、透明度及反射率等)在外加電場下可以實現可逆的變化，其紅外吸收與發射率也可以通過改變電壓進行調控，是一種快速、高效及低成本的隱身技術。除此之外，電致變色器件具有工作電壓低、能耗小、成本低等特點，在顯示器件、智能窗、防眩光汽車后視鏡等領域有著廣泛的應用前景。

現有軍事目標的紅外隱身材料及器件主要有兩種：一是通過在軍事目標表面涂覆具有不同紅外發射率的涂層，即紅外迷彩來實現軍事目標的紅外發射特征與環境的紅外發射特征接近，達到隱身的目的。但隨環境及溫度的微小變化，這種偽裝很容易失效，需要重新進行涂覆；另外一種紅外反射式電致變色器件，雖可實時地調節器件的紅外發射率，但由于器件的構造特點-不完全紅外透明的金屬柵格電極及高折射率的襯底材料造成在界面處的信號損失，器件的紅外發射率調制能力有限(15％-30％)，難以滿足實際使用的要求(大于30％的紅外發射調制率)。另外現有紅外發射調制器件具有重量大、不易組裝具有異型結構器件等不足，發展具有對比度高、質量輕、形狀各異、甚至具有可撓曲的柔性紅外隱身器件將極大地推進這種紅外隱身器件的實用化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型可調紅外發射率柔性隱身器件及其組裝方法，所提供的電致變色器件具有多層的三明治結構和可彎曲的柔性特性。本發明組裝的器件可實現在紅外制導導彈傳感器工作波段(3-5微米)內紅外發射率或反射率的高效調節，其對比度可達50％左右，完全可以滿足實際使用的要求。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下。

一種可調紅外發射率柔性隱身器件，包括八層三明治結構，從上至下分別是紅外透明聚合物封裝層、活性變色層、金屬電極及反射層、多孔膜載體、吸附有聚電解質的分隔層、離子儲存層、金屬電極、襯底材料及紅外透明聚合物封裝層，其中吸附有聚電解質的分隔層將器件的上下兩個部分粘結在一起，器件組裝采用從下至上的層層組裝的方式。

進一步地，所述活性變色層和離子儲存層為采用電化學聚合或溶液涂覆與提拉獲得的導電聚合物，所述導電聚合物為聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚(3，4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)及其衍生物薄膜。

進一步地，金屬電極及反射層為采用熱蒸鍍或離子濺射法制備的厚度為50～200納米的高紅外反射率及高電導率的金屬膜，所述金屬膜為金、銀及鋁等。

進一步地，多孔膜載體為厚度為20～50微米，孔徑為500納米至20微米的聚碳酸酯膜、聚偏氯乙烯膜、聚酰亞胺膜等，其中的孔洞供器件工作過程中離子通過遷移方式進出活性變色層。

進一步地，吸附有聚電解質的分隔層為由聚碳酸酯膜、聚偏氯乙烯膜、聚酰亞胺膜及濾紙等多孔膜，并吸附有碳酸丙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、鋰鹽及乙腈組成的凝膠聚電解質。所述聚電解質中高氯酸鋰的質量百分比為1％～10％，聚甲基丙烯酸甲酯的質量百分比為10％～30％，碳酸丙烯酯的質量百分比為5％～20％，乙腈的質量百分比為40％～84％。

進一步地，金屬電極為厚度大于50納米的金屬薄膜(金、銀及鋁等)，金屬電極通過熱蒸鍍(鋁)或是離子濺射(金或鉑)的方法獲得。

進一步地，襯底材料為聚烯烴類柔性聚合物膜，對直接以鋁箔等金屬薄膜為電極的器件，襯底材料可以省略。

進一步地，紅外透明聚合物封裝層由具有低紅外吸收率的低密度聚乙烯及其它簡單聚烯烴組成，聚合物薄膜的厚度在20微米左右。

上述可調紅外發射率柔性隱身器件的組裝方法，具體包括以下步驟：

(1)在多孔膜載體上沉積金屬電極及紅外反射層。在多孔膜表面采用熱蒸鍍或離子濺射等方法形成厚度在50至200納米厚的金屬層(金、銀或鋁)作為金屬電極，該電極同時作為器件的紅外反射層。

(2)活性變色層的制備。在步驟(1)得到的金屬電極上制備厚度在500納米至2微米活性變色層，變色層可通過在導電聚合物溶液或分散液中進行提拉，或采用涂覆導電聚合物溶液以及電化學聚合法在電極上制備。