[發明專利]一種智能熱控薄膜器件

有效

• 申請號: 202110334692.3
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112965312B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 賈春陽;談楊;翁小龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G02F1/1516
• 分類號: G02F1/1516;G02F1/155;G02F1/1523;G02F1/163;G02F1/01;G02F1/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種智能熱控薄膜器件，屬于熱控制技術領域。包括底層襯底，形成于底層襯底之上的熱致變發射率層，形成于底層襯底之上、未覆蓋熱致變發射率層區域的電致變發射率功能單元，所述電致變發射率功能單元包括依次設置的鋁箔、離子存儲層、對電極、吸附電解質的有機濾膜、工作電極、電致變發射率薄膜、封裝層，所述鋁箔與底層襯底緊密貼合。本發明將電致變發射率功能單元和熱致變發射率功能單元集成在同一襯底上，可同時在相互不受影響的情況下通過響應溫度變化和主動調控電壓來調整發射率，從而滿足熱控制的需求，有效解決了現有技術無法同時充分發揮電致變色和熱致變功能來滿足熱控需求的問題。

技術領域

本發明屬于熱控制技術領域，具體涉及一種智能熱控薄膜器件。

背景技術

隨著世界各國探索和開發宇宙的活動越來越頻繁，航天器及其相關技術作為核心部分一直受到世界各大強國的高度重視，其中，航天器的熱控制技術領域一直是研究的重點和難點。航天器的穩定運行離不開其內部所有設備和載荷單元持續高效運轉，而航天器要確保設備的穩定運行必須維持-10℃～50℃的恒定溫度環境，然后航天器在運行過程中通常面臨著極端和多變的溫度環境(最低溫度可達-200℃，最高溫度可達250℃；溫度波動范圍超過正負150℃)，并且航天器在執行變軌、快速機動等復雜的空間任務時需要足夠的能源儲備，對于內部的能源配置和能耗控制有著很高的要求，因而需要尋求一種能夠根據航天器在執行不同任務時面臨的不同環境狀況實時自主調整與外界熱交換能力的智能熱控制技術。

當前已報道的航天熱控制技術分為被動熱控技術和主動熱控技術，被動熱控制技術包括熱管、熱控涂層、多層隔熱組件、導熱填料等，具備高可靠性、使用壽命長，但是對環境溫度變化無反饋作用，一旦確定狀態后基本無法調節。主動熱控制技術包括熱控百葉窗、電加熱器、熱電制冷器、機械制冷機、電致變發射率器件等，可根據變化的內、外環境溫度自主調整相關的熱控系統來精準調節各種傳熱參數。

熱致變發射率材料，是指材料隨溫度變化發生金屬態和絕緣態的轉變(MIT)，發射率也隨之發生相應變化。其中，鈣鈦礦型復合氧化物(A_1-xB_xMO₃)和二氧化釩(VO₂)是熱致變發射率材料應用于熱控制的典型代表，通過對熱致變發射率材料成分、結構、膜厚等的設計可使其在低溫下表現為紅外低發射特性，高溫條件下表現為紅外高發射率，從而幫助航天器達到調控表面熱交換性質的目的。電致變發射率薄膜器件，是指薄膜在外加電場的驅動下發生變化，表現為熱輻射率的可調可變，其中，以鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)、石墨烯、聚苯胺為代表的電致變發射率薄膜通過外加電場的控制實現從高紅外發射率到低紅外發射率的切換，可幫助航天器在不同時間和空間的內、外部熱環境中達到自主控制熱交換系統的目標。公開號為CN 105840060 A的中國專利公開了一種熱致變色/電致變色雙功能器件，包括上導電襯底、電解質、復合薄膜和下導電襯底，其中，復合薄膜是通過將電致變色材料和熱致變色材料混合后涂覆于襯底上得到的，盡管該復合薄膜可實現對電致變色性能和熱致變色性能的檢測，但是由于兩種材料混合對電學光學性能的影響，使得該器件無法同時充分發揮電致變色和熱致變色功能來滿足熱控制需求。

發明內容

本發明的目的在于，針對背景技術存在的缺陷，提出了一種智能熱控薄膜器件。該智能熱控薄膜器件將電致變發射率功能單元和熱致變發射率功能單元集成在同一襯底上，且兩者之間不會相互影響，解決了現有技術無法同時充分發揮電致變色和熱致變功能來滿足熱控需求的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種智能熱控薄膜器件，其特征在于，包括底層襯底，形成于底層襯底之上的熱致變發射率層，形成于底層襯底之上、未覆蓋熱致變發射率層區域的電致變發射率功能單元，所述電致變發射率功能單元包括依次設置的鋁箔、離子存儲層、對電極、吸附電解質的有機濾膜、工作電極、電致變發射率薄膜、封裝層，所述鋁箔與底層襯底緊密貼合。