[發明專利]一種可變反射率柔性薄膜器件及其制備方法

無效

• 申請號: 201410577317.1
• 申請日: 2014-10-24
• 公開（公告）號: CN104459847A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 左華平;馮煜東;王虎;王志民;楊淼;許旻;吳春華;王潔冰;趙印中;李林
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: G02B5/08
• 分類號: G02B5/08;B32B27/36;B32B27/34;B32B37/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;楊志兵

技術領域

本發明涉及可變反射率器件技術領域，具體涉及一種可變反射率柔性薄膜器件及其制備方法。

背景技術

光壓推進太陽帆航天器依靠面積巨大但質量很輕的太陽帆反射太陽光獲得源源不斷的推力，是唯一不依靠反作用推進實現飛行控制的飛行器。它無需消耗燃料，在太空中的壽命不受有限燃料的制約。利用太陽光壓提供的持續加速度，經過長時間加速，太陽帆航天器速度可比當今火箭推進的最快航天器快4～6倍。由于太陽帆航天器具有巨大的優勢，會在未來的空間任務應用中發揮更重要作用。

然而，太陽帆是一個具有6自由度的柔性體航天器，其轉動慣量、自然頻率、阻尼和模態常數都是不確定的，同時任務設計的太陽帆航天器尺寸巨大、轉動慣量很大，且執行任務飛行時間長，存在的干擾力矩較多，利用傳統的姿態控制方法會大大降低太陽帆航天器的飛行性能，已不適用于太陽帆航天器的姿態控制，在此領域國內外學者提出了多種新型姿態控制技術，通過歸納可分為兩類，一是通過導軌上的滑塊來改變質心，從而形成力矩進行姿態控制，二是利用小帆的角度調整來獲得姿態控制力矩，但這兩類都有機械活動部件，其可靠性不能得到充分的保障，且實現過程較為復雜。

考慮到太陽帆光壓與推力的正比例關系，可以設計一種反射率可變的薄膜，通過改變薄膜的反射率改變太陽帆光壓，從而改變作用在太陽帆上的力，進而可以實現對太陽帆航天器的姿態的控制。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種可變反射率柔性薄膜器件，能夠實現反射率變化范圍大、反應時間短，且重量輕、兼容性好、適應范圍廣。

本發明的可變反射率柔性薄膜器件，由柔性薄膜基底和在柔性薄膜基底上依次沉積的高反射率導電層、電致變色層、離子導電層、離子儲存層和透明導電層組成；其中，所述高反射率導電層的厚度為200nm～500nm，其反射率大于90％；所述電致變色層的厚度為300nm～600nm，由氧化鎢制成；所述離子導電層的厚度為200nm～400nm，由鉭酸鋰或鈮酸鋰制成；所述離子儲存層的厚度為150nm～300nm，由氧化鎳制成；所述透明導電層的厚度為50nm～90nm，由摻錫氧化銦或摻鋁氧化鋅制成。

進一步地，所述反射率導電層由鋁或銀制成。

進一步地，所述柔性薄膜基片的材料為聚酰亞胺或聚酯，厚度小于100μm。

一種制備可變反射率柔性薄膜器件的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，將柔性薄膜基底依次在丙酮、無水乙醇中超聲清洗，然后烘干，放入鍍膜機真空室之后抽真空，然后用離子源轟擊進行離子清洗和表面活化；

步驟2，采用直流磁控濺射技術在柔性薄膜基底上鍍制高反射率導電層；

步驟3，采用直流磁控濺射技術在高反射率導電層上制備電致變色層；

步驟4，采用射頻磁控濺射技術在電致變色層上制備離子導電層；

步驟5，采用直流磁控濺射技術在離子導電層上制備離子儲存層；

步驟6，采用射頻磁控濺射技術在離子儲存層上制備透明導電層。

有益效果：

(1)該可變反射率薄膜器件具有反射率變化范圍大，反應時間短等優點，而且該基于柔性薄膜基底的電致變色型變反射率器件其重量更輕、兼容性更好、適應范圍更廣，具有更廣闊的應用前景。

(2)柔性變反射率薄膜器件更容易實現大面積批量化生產，簡化工程化應用工藝，降低成本。

(3)該變反射率薄膜器件為全固態無機結構，能耗低，且具有更好的環境穩定性，擁有更長的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明提出的一種可變反射率薄膜器件的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本發明提供了一種可變反射率柔性薄膜器件，利用電致變色材料的特性，通過控制電壓改變電致變色材料的顏色，從而改變薄膜器件的反射率，并且具有薄膜器件兼容性好、重量輕的優點，同時具有操控方便、性能卓越的優勢。該薄膜器件可以在一個微小的控制電壓作用下實現對太陽光反射率的顯著變化，其功耗微乎其微。

電致變色材料可以分為無機電致變色材料和有機電致變色材料，無機電致變色材料的性能穩定、附著力強、使用壽命長等優點，而有機電致變色材料的色彩豐富、響應速度快、易進行分子設計及成本低廉等優點。由于全固態全無機多層膜結構的電致變色器件具有環境適應性強、性能穩定性好、工程實用性強等優勢。