[发明专利]一种变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变发射率、变反射率电致变色导电高分子热控涂层及制备方法，属于智能热控涂层制备技术领域。

背景技术

热控涂层材料是实现航天器长期暴露在太阳光或在太阳光不能到达的宇宙空间的安全运行，保证舱内温度的有效调控的关键材料。传统热控涂层的太阳光谱反射特性或红外发射特性是固定的，无法跟随环境温度变化而变化，难以满足航天器在太阳正面和背面的自适应温控需求。反射率发射率可调电致变色热控涂层材料正好弥补传统热控涂层的上述缺点，该涂层材料在电压或电流调控能下可以根据环境条件变化调节自身发射率或反射率值，具有自适应智能热控的功能，对提高航天器热控系统自主管理能力具有重要意义；可广泛应用于军用通讯、导航、侦察和小卫星等军用航天器热控领域。随着空间技术的发展，新型航天器逐步向结构复杂化、体积小型化、功能多样化、电功率大型化等方向发展，对有较强适应性的智能型热控材料的需求也越来越强烈，电致变色智能热控涂层材料的应用领域也将不断扩大。

自上个世纪90年代以来，随着导电高分子的出现，电致变色材料与器件引起了人们的极大关注。J.R.雷诺兹等人(PCT/US2002/037524)采用聚噻吩、N取代聚吡咯等两种互补聚合物、Fc/Fc⁺作为电解质，经过匹配制备了多层聚合物电致变色装置，该装置亮度可由100％降低到55％，并对对电致变色窗的颜色、和环境稳定性进行了研究。陈文益(ZL200410046246.9)制备了联吡啶四氟硼酸盐/聚甲基丙烯酸甲酯/Ferrocence电致还原变色材料，采用两层透明基材制备了可应用于汽车自动防眩后视镜及自动遮光板。王聪、王天民等(ZL200710179549.1)采用磁控溅射成膜的方法制备了导电玻璃/氧化钨/偏硼酸锂(硫酸锂)/镍氧化物/掺锡氧化铟多层膜全固态无机电致变色元件，该器件在可见光400-800nm透过率变化约为25％。张诚、华诚等(申请号200910100226.8)等采用电化学氧化聚合方法，制备了聚噻吩电致变色共聚物，实现了-0.8v～1.4v从红绿蓝三色变化。金利通、庞月红等(申请号200710171097.2)采用纳米银与三氧化钨二氧化钛复合的方法制备了电致变色复合材料，其透过率变化约为20％。上述研究大多采用电化学氧化聚合或真空镀膜的方法制备适用于民用汽车防眩的变色材料，主要侧重于材料制备工艺、材料颜色及透过率变化研究，针对智能热控涂层所必须的反射率和发射率变化研究则相对较少，尤其是适用于大面积、柔性、更具应用前景的喷涂工艺尚未提及。

总之，导电高分子电致变色材料具有启动电压低、能耗小、工艺性好、适合大面积成型等特点，在民用汽车的防眩目、遮光板等领域具有广泛的应用前景。同时也可以将其自身颜色变化对应的近红外波段的反射特性和热红外波段的辐射特性变化引入卫星等航天器的热控涂层领域，依据电致变色涂层的光谱性能变化实现热控涂层的发射率和发射率调控，进而实现热控涂层的环境自适应性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于卫星等航天器热控领域所需的变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层和制备方法。本发明涂层具有初始反射率、发射率可调，且电致变色前后反射率、发射率大的特点。

本发明的技术解决方案是：一种变发射率、变反射率电致变色智能热控涂层，采用多层复合结构，多层复合结构从下至上依次为衬底层、电极层、电解质层、多孔支撑层、电致变色活性层和环境封装层，在电极层与电解质层之间和电致变色活性层与环境封装层之间安装一对辅助电极，

其中，衬底层和环境封装层为玻璃、石英、聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或有机硅树脂，电极层和辅助电极为金、铝、银、钙或铟锡氧化物ITO，电解质层的导电物质为高氯酸锂、离子液体、三氟甲基磺酸锂或氯化钠，多孔支撑层为聚烯烃多孔电池隔膜、三氧化二铝多孔膜或多孔金膜，电致变色活性层为聚苯胺、聚噻吩或聚吡咯中的一种或两种复合。

所述的电致变色活性层厚度不大于200um。

所述的电解质层的电导率为10^-7～10^-4S/cm。

所述的辅助电极的宽度不大于0.1cm。

所述的多孔支撑层厚度为2～200um，孔径为10nm～100um。

所述的离子液体包括[emim]BF₄、[emim]PF₆、[emim]CF₃COO或[emim]CF₃SO₃。