[發明專利]一種紅外隱身柔性薄膜和其制備方法

在審

• 申請號: 202111372177.0
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114089448A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 俞磊
• 申請（專利權）人: 無錫奧夫特光學技術有限公司
• 主分類號: G02B1/115
• 分類號: G02B1/115;C23C14/30;C23C14/26;C23C14/20;C23C14/06
• 代理公司: 無錫蘇元專利代理事務所(普通合伙) 32471
• 代理人: 王清偉

本發明公開了一種紅外隱身柔性薄膜，包括柔性的基底和表面的鍍膜層，所述的鍍膜層由高折射率材料和低折射率材料交替而成，在8?14μm波段平均反射率95％。采用本發明的制備方法制備的紅外隱身柔性薄膜基底柔軟，可以卷曲，本身可耐300℃高溫，可應用于300℃以下環境。紅外發射率極低，紅外隱身效果好，膜層牢固，制備簡單。

技術領域

本發明涉及薄膜材料和紅外隱身領域，具體涉及一種紅外隱身柔性薄膜和其制備方法。

背景技術

在正常大氣環境下，水蒸氣、二氧化碳、臭氧、顆粒物等都會對紅外輻射產生吸收和散射。其中3-5μm以及8-14μm波段紅外光的透過較高，因此在軍事上常常利用這兩個波段作為紅外探測的窗口，其中8-14μm波段對應正常地球環境溫度，而3-5μm波段對應300℃以上的高溫區。

與紅外探測相對的，紅外隱身手段也應運而生。根據斯特藩-玻爾茲曼定律(Stefan-Boltzmann law)，一個物體輻射的總功率E＝σεT⁴，其中σ為玻爾茲曼常數，ε為物體的發射率；T為物體的絕對溫度。紅外探測儀的最大探測距離R∝E^1/2，熱紅外成像是接收和辨別目標本身和周圍環境輻射差異而形成的熱圖像，其對比度：C＝(E-E_b)/E_b。通常情況下，被探測物體的溫度總是高于環境溫度，所以EE_b，因此紅外隱身的原理之一，就是通過降低發射率ε，讓被測物體輻射總功率E接近環境輻射功率E_b。

近年來，研究降低物體發射率ε的方法有很多，如專利CN109233410A中提到了通過一種特殊涂料涂覆來降低紅外輻射強度及其在背景中的可識別性，專利CN104991291A通過在Si襯底上通過磁控濺射鍍膜，達到了0.08的低發射率。但是涂料難以達到鍍膜所實現的超低發射率，而鍍膜又達不到涂料所實現的在軟性織物上使用。因此都限制了其應用的場景。

發明內容

本發明所解決的技術問題，是針對300℃以下的環境，選擇了合適的柔性基底材料，通過合理設計鍍膜材料，膜層結構和鍍膜方法，在8-14μm紅外波段實現低于0.05的紅外輻射發射率，制備出實用化的紅外隱身柔性薄膜。

本發明的紅外隱身柔性薄膜，其基底選用耐300℃高溫又柔軟的聚酰亞胺族塑料薄膜，在基底上，鍍有一層層交替的高、低折射率材料。其中高折射率材料為Ge，Si，低折射率材料為ZnS，ZnSe。綜合成本及性能考慮，優選為Ge，ZnS。優先的，每層厚度一般在20納米～3微米之間。

上述膜層結構，其設計效果為在8-14μm波段平均反射率95％。根據能量守恒定律，物體對紅外線的吸收率α、反射率ρ和透過率τ有如下的關系式：α+ρ+τ＝1，對于紅外不透明物體，τ＝0,可得α＝1-ρ。根據基爾霍夫定律，熱平衡條件下物體的吸收率等于發射率：α＝ε。由此可得ε＝1-ρ。因此可以用反射率ρ來計算發射率ε，簡化設計和計算過程。

相關行業人員可以根據所需的具體發射率數值，簡單的通過調整膜層層數，厚度以及材料種類來實現其目的。

本發明提供了上述紅外隱身柔性薄膜的制備方法，其步驟包括：

(1)將聚酰亞胺薄膜基底展開固定在鍍膜機鍍膜工裝上

(2)抽真空，加熱

(3)離子轟擊去除吸附分子，清潔基底

(4)用電子束或電阻加熱鍍膜材料，一層鍍至設定厚度，再鍍另一層，一層層交替疊加，直至鍍完設計的所有膜層。

上述制備方法中，鍍膜機選用真空蒸發鍍膜機。

上述制備方法中，真空度優于或等于1E10^-3 Pa，優選8E10^-4 Pa。高真空度能減少膜層缺陷，增加膜層結合力。