[发明专利]一种智能红外与可见光双波段伪装薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于伪装技术领域，特别涉及红外与可见光双波段伪装薄膜及其制备方法，可应用于军事领域。一种智能红外与可见光双波段伪装薄膜，其特征在于包括红外高反射薄膜层、红外发射率调控层；红外高反射薄膜层、红外发射率调控层由下往上依次布置，红外发射率调控层附着于红外高反射薄膜层上；其中红外高反射薄膜层是表面沉积有金属反射层的薄膜；红外发射率调控层为含自发性吸失水物质的多孔柔性复合膜。该薄膜能根据所覆盖物体温度变化动态调控发射率，不需要外界能量输入、能与环境交互的智能红外伪装薄膜。本发明整体质量小、柔性好、成本低，能够应用于工业大批量制造，且可以附着在绝大多数的发热物体表面上。

技术领域

本发明属于伪装技术领域，特别涉及一种智能红外与可见光双波段伪装薄膜及其制备方法，可应用于军事作战、民用测温、生物遮蔽等多个领域。

背景技术

伪装技术，其基本原理是通过改变物体整体或局部的光学特性，从而实现物体与周围环境的融合。其在自然界有很普遍的应用，比如变色龙、枯叶蝶等，都是利用伪装来躲避天敌的危害；在军事领域也具有重要的实用价值，可以提高军事设施、运输工具、士兵等的隐蔽性，提高战场上的生存能力；其在民用领域同样仍有很高的实用性，可以消除周围其他物体的干扰，集中观察需要监测的物体。红外伪装，主要是指消除、减小、改变或模拟目标与背景间中远红外波段两个大气窗口(电磁波波长3～5μm、8～14μm)辐射特性的差别，以对付热红外探测所实施的伪装。智能红外伪装，是通过动态调控物体表面的红外辐射能量使其与背景相融合，达到在动态环境中隐藏自身的效果。根据普朗克黑体辐射定律，可以通过表面温度和发射率动态调控表面的辐射功率，进而实现动态伪装。

首先，是温度的调控。最直接的办法是降低表面温度，如中国专利2016105247974所述，该发明采用一种新型隔热空心陶瓷微球为主要原料制备红外伪装涂层材料，其导热系数较小，可以有效降低表面的物体表面的温度，是一种性能优良的红外伪装涂料。然而，这种技术难以实现温度的动态调节，不能满足实战中动态背景的要求。针对此问题，中国专利2013103600987基于变热阻提出了一种主动式的红外伪装遮蔽物，即利用温度传感器监测环境的红外辐射值，通过热电制冷或产热使物体表面的辐射功率与环境辐射值相近，从而使得遮蔽物表面温度动态变化，对外的红外辐射与环境一致，实现智能隐身。此外，中国专利2010100183273提出了一种主动式的红外伪装伞,包括外层、内层、风机和风道,外层和内层之间有空气通道。使用时,风机把环境空气通过风道送到外层和内层之间的空气通道中,而后从外层边缘的开口和其上的孔口流出,这使外层的温度和环境温度达到动态一致，实现对目标红外伪装的目的。然而，这些红外调节系统的结构复杂，需要外界能量输入，且其中一部分具有专用性，普适性不强，虽然可以实现动态调控，但是此类发明在实际应用中会受到许多限制。

其次，是对红外发射率的调控。目前主要的技术包括基于电化学反应、相变材料、表面形貌的调控方法。比如中国专利201910223080X，该发明涉及一种基于碳材料的双面主动红外发射率调节薄膜，是基于碳材料(包括石墨烯、碳纳米管、无定形碳和炭黑等)和离子液体的薄膜材料，可通过电压调节离子插入的方式实现双面红外辐射控制，得到双面主动红外发射率调节薄膜。然而，电化学调控方法需要进行氧化还原反应，电极性能的稳定性存在问题，限制了其实际的应用。其次是基于VO2相变材料的红外伪装系统，该材料在低温下为高发射率的半导体，经过相变点68℃后变为低发射率的金属相，因此可以通过温度调节VO2涂层的发射率，实现高温下的低发射率，达到红外伪装的效果。该技术的相变点温度过高，要满足实际应用低温的要求，其相变点需要进一步降低。另外是表面形貌的调控，即通过改变表面形貌控制表面的发射率，然而材料的重复性有待提高。