[发明专利]一种可调红外发射率柔性隐身器件及其组装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可调红外发射率柔性隐身器件及其组装方法，属于电致变色器件制备技术领域，尤其针对军事目标对红外制导导弹的隐身应用。

背景技术

通过缩小军事目标的红外发射特征与周围环境红外发射率的差别，可实现军事目标对红外制导导弹的隐身，从而提高军事目标在战场的生存率。电致变色材料的光学特性(颜色、透明度及反射率等)在外加电场下可以实现可逆的变化，其红外吸收与发射率也可以通过改变电压进行调控，是一种快速、高效及低成本的隐身技术。除此之外，电致变色器件具有工作电压低、能耗小、成本低等特点，在显示器件、智能窗、防眩光汽车后视镜等领域有着广泛的应用前景。

现有军事目标的红外隐身材料及器件主要有两种：一是通过在军事目标表面涂覆具有不同红外发射率的涂层，即红外迷彩来实现军事目标的红外发射特征与环境的红外发射特征接近，达到隐身的目的。但随环境及温度的微小变化，这种伪装很容易失效，需要重新进行涂覆；另外一种红外反射式电致变色器件，虽可实时地调节器件的红外发射率，但由于器件的构造特点-不完全红外透明的金属栅格电极及高折射率的衬底材料造成在界面处的信号损失，器件的红外发射率调制能力有限(15％-30％)，难以满足实际使用的要求(大于30％的红外发射调制率)。另外现有红外发射调制器件具有重量大、不易组装具有异型结构器件等不足，发展具有对比度高、质量轻、形状各异、甚至具有可挠曲的柔性红外隐身器件将极大地推进这种红外隐身器件的实用化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型可调红外发射率柔性隐身器件及其组装方法，所提供的电致变色器件具有多层的三明治结构和可弯曲的柔性特性。本发明组装的器件可实现在红外制导导弹传感器工作波段(3-5微米)内红外发射率或反射率的高效调节，其对比度可达50％左右，完全可以满足实际使用的要求。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种可调红外发射率柔性隐身器件，包括八层三明治结构，从上至下分别是红外透明聚合物封装层、活性变色层、金属电极及反射层、多孔膜载体、吸附有聚电解质的分隔层、离子储存层、金属电极、衬底材料及红外透明聚合物封装层，其中吸附有聚电解质的分隔层将器件的上下两个部分粘结在一起，器件组装采用从下至上的层层组装的方式。

进一步地，所述活性变色层和离子储存层为采用电化学聚合或溶液涂覆与提拉获得的导电聚合物，所述导电聚合物为聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)及其衍生物薄膜。

进一步地，金属电极及反射层为采用热蒸镀或离子溅射法制备的厚度为50～200纳米的高红外反射率及高电导率的金属膜，所述金属膜为金、银及铝等。

进一步地，多孔膜载体为厚度为20～50微米，孔径为500纳米至20微米的聚碳酸酯膜、聚偏氯乙烯膜、聚酰亚胺膜等，其中的孔洞供器件工作过程中离子通过迁移方式进出活性变色层。

进一步地，吸附有聚电解质的分隔层为由聚碳酸酯膜、聚偏氯乙烯膜、聚酰亚胺膜及滤纸等多孔膜，并吸附有碳酸丙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、锂盐及乙腈组成的凝胶聚电解质。所述聚电解质中高氯酸锂的质量百分比为1％～10％，聚甲基丙烯酸甲酯的质量百分比为10％～30％，碳酸丙烯酯的质量百分比为5％～20％，乙腈的质量百分比为40％～84％。

进一步地，金属电极为厚度大于50纳米的金属薄膜(金、银及铝等)，金属电极通过热蒸镀(铝)或是离子溅射(金或铂)的方法获得。

进一步地，衬底材料为聚烯烃类柔性聚合物膜，对直接以铝箔等金属薄膜为电极的器件，衬底材料可以省略。

进一步地，红外透明聚合物封装层由具有低红外吸收率的低密度聚乙烯及其它简单聚烯烃组成，聚合物薄膜的厚度在20微米左右。

上述可调红外发射率柔性隐身器件的组装方法，具体包括以下步骤：

(1)在多孔膜载体上沉积金属电极及红外反射层。在多孔膜表面采用热蒸镀或离子溅射等方法形成厚度在50至200纳米厚的金属层(金、银或铝)作为金属电极，该电极同时作为器件的红外反射层。

(2)活性变色层的制备。在步骤(1)得到的金属电极上制备厚度在500纳米至2微米活性变色层，变色层可通过在导电聚合物溶液或分散液中进行提拉，或采用涂覆导电聚合物溶液以及电化学聚合法在电极上制备。