[发明专利]一种可穿戴的可见和红外双波段隐身材料及其制备方法

说明书

本发明涉及的一种可穿戴的可见和红外双波段隐身材料及其制备方法，具体包括以下步骤：以双通多孔材料为基底，通过电子束蒸镀在基底材料上蒸镀金颗粒形成基底材料与金的复合器件；将形成的复合器件置于反应液中反应，使基底材料在反应液中溶解，留下金结构；在设置金柱的一侧沉积高温耐受金属氧化物，沉积厚度为纳米级尺寸。所获得的隐身材料通过金颗粒之间的局域等离激元效应使材料具有可见与红外的双隐身特性，同时因其为孔隙多，提供了舒适的穿戴特性。

技术领域

本发明涉及一种隐身材料，尤其涉及一种可穿戴的可见和红外双波段隐身材料。

背景技术

实现可见和红外兼容隐身在国防领域至关重要。对于可见隐身而言，实现在黑暗环境中的隐身是一个重要应用场景，这要求材料在可见光波段(0.38-0.78μm)有高的吸收率。对于红外隐身，其根本是降低高温目标物体的辐射功率，使之尽可能接近周围低温环境的辐射功率，从而在红外探测器中达到高温物体被伪装到周围环境中的效果，减小被探测到的概率。

根据斯特凡玻尔兹曼方程(P＝εδT⁴)可知，物体的辐射功率与物体的发射率以及温度的四次方成正比，因此现有技术通常从两个角度出发去有效降低材料的辐射功率。一是降低材料的表面温度，该方法通常是在高温物体表面放置低导热率的材料，如SiO₂凝胶，或者相变材料GST，VO₂等，其弊端在于为了有效地降低材料表面温度，尤其是温度很高时，所需放置的低导热率或相变材料厚，质量重，在实际应用时受限。另一种方法，降低材料表面的发射率，是目前最重要和有效的降低材料辐射功率的途径。常见的低发射率材料包括金，银，铝和不锈钢等金属。

然而考虑到实现在黑暗环境中的可见和红外兼容隐身时，可以发现，自然界中常见的材料难以满足该需求。比如碳材料，光学上呈现黑色，可见波段吸收率很高，然而其在红外波段的高发射率限制了其应用。同样对于普通的块状金属材料，尽管在红外有极低的发射率，但其可见通常为金色，银白色等，具有明显的金属光泽，不满足双波段兼容隐身的要求。因此，现有技术通常需要人为地去精细设计一些结构和材料，比如超材料，多层膜等。但超材料中往往涉及到一些纳米尺寸的，精细排列的结构，对应着要求微纳加工技术，如光刻等技术，价格昂贵，难以量产，且该精细结构通常为金属材料，在高温下发生熔融结构破坏，从而失效。同时多层膜的设计通常需要精细的膜厚控制，工艺较复杂，整体材料较厚，达几十微米，且不适用于高温情况。另外，超材料和多层膜通常是致密无孔的结构，没有透气性，不具备可穿戴属性。

因此设计一种性能优异，且工艺简单，耐高温，质轻，同时兼具可穿戴潜力的双波段兼容隐身材料迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的为提供适用于高温条件的具有可依附性和可穿戴潜力的超薄可见和红外双波段隐身材料，针对上述目的提供了本发明的隐身材料并提供了该材料的制备方法，所获得的隐身材料通过金颗粒之间的局域等离激元效应使材料具有可见与红外的双隐身特性，同时因其孔隙多，提供了舒适的穿戴特性。

本发明所采取的技术方案为：一种可穿戴的可见和红外双波段隐身材料的制备方法，包括以下步骤以双通多孔材料为基底，通过电子束蒸镀在基底材料上蒸镀金颗粒形成基底材料与金的复合器件；所述基底上设置有若干平行分布的通孔，通孔孔径为80～200nm，电子束蒸镀时，金颗粒仅向基底材料的第一侧面喷射，所述第一侧面为连通通孔的其一侧面，金颗粒在第一侧面及连通第一侧面的通孔内壁沉积，第一侧面上形成连续的金膜结构；

将形成的复合器件置于反应液中反应，使基底材料在反应液中溶解，留下金结构，所述金结构包括沉积在第一侧面的金膜和沉积在通孔内壁的金柱；

在设置金柱的一侧沉积高温耐受金属氧化物，沉积厚度为纳米级尺寸。

作为一种优选方案，电子束蒸镀时所述金颗粒的沉积速率为1～8a/s。沉积在第一侧面的金膜厚度为200-500nm。沉积在通孔内壁的金柱高度为250～350nm。