The invention relates to a VO2 intelligent thermal control device with multi-layer Micro-Nanostructure and a preparation method thereof, which aims to solve the problems of small emissivity change and limited temperature control ability in the phase transition process of VO2. The multi-layer micro-nano VO2 intelligent thermal control device of the invention sputters metal reflective layer, SiO 2 layer, VO2 functional layer and Al2O3 protective layer on the base surface in turn, in which the VO2 functional layer and Al2O3 protective layer have square micro-nano structure. The preparation method: metal reflective layer, SiO 2 layer, functional layer and protective layer are sputtered on the cleaned substrate surface in turn, and square Micro-Nanostructures are etched on the functional layer and protective layer. The invention combines the VO2 surface microstructures with the plasma resonance absorption, reduces the solar absorptivity alpha while greatly improving the infrared absorption, and enlarges the range of emissivity variation.
【技术实现步骤摘要】
一种多层微纳结构VO2智能热控器件及其制备方法
本专利技术涉及一种VO2智能热控器件及其制备方法。
技术介绍
对于身处大气保护之外的航天器,表面温度变化范围极宽,可由-150℃升温到+150℃,而且升温和降温的过程可以在极短的时间内完成。这就需要温度调节系统以维持航天器各子系统的正常操作环境。目前航天器的发展趋势偏向于低质量小型化,而温度调节器(例如加热器和散热器)的所占空间和重量就会受到严重的有限。在这种低质量小型化的航天器内部设计一套温度调节系统已经是难以完成的挑战。而可变发射率智能热控系统可以有效地解决上述难题。智能热控通过调节红外发射率来控制航天器向外辐射的能量。高温时以较高的红外发射率向外辐射能量降低航天器温度,低温时发射率较低,减少向外辐射能量维持航天器的温度。这种温度调节系统所占空间小、质量轻、不需要复杂的控制系统就能完成温度的调控,符合当下航天器的发展趋势,是很有应用前景的热控技术。VO2是一种典型的相变材料,温度低于68℃时为单斜相,红外高透过:温度高于68℃时为金红石相,红外高反射。相变前后VO2发射率的变化特性可以应用于智能热控领域,是一种非常理想的智能热控材料。但是研究发现VO2的相变过程发射率变化比较小,温度调控能力有限。这一点严重制约了VO2在智能热控领域上的发展。已公开的文献中将VO2薄膜的微纳结构与等离子体共振相结合来提高其智能热控性能的研究鲜有报道。大多数研究都集中在VO2薄膜的膜系设计来提高智能热控性能。例如王晓在其论文《FabricationofVO2-basedmultilayerstructurewithvaria ...
【技术保护点】
1.多层微纳结构VO2智能热控器件,其特征在于该多层微纳结构VO2智能热控器件是在基底表面依次溅射有金属反射层、SiO2层、VO2功能层和Al2O3保护层,其中VO2功能层和Al2O3保护层具有正方形微纳结构。
【技术特征摘要】
1.多层微纳结构VO2智能热控器件,其特征在于该多层微纳结构VO2智能热控器件是在基底表面依次溅射有金属反射层、SiO2层、VO2功能层和Al2O3保护层,其中VO2功能层和Al2O3保护层具有正方形微纳结构。2.根据权利要求1所述的多层微纳结构VO2智能热控器件,其特征在于所述的金属反射层为铝、金、银、铂、铪、镍、锌、铜或镁。3.根据权利要求1所述的多层微纳结构VO2智能热控器件,其特征在于所述的正方形微纳结构的周期为10μm~100μm,占空比0.1~5。4.多层微纳结构VO2智能热控器件的制备方法,其特征在于该制备方法按下列步骤实施:依次使用丙酮、甲醇、超纯水超声清洗基底,得到清洗后的基底,在清洗后的基底表面依次溅射金属反射层、SiO2层、VO2功能层和Al2O3保护层,然后在VO2功能层和Al2O3保护层利用离子束刻蚀出正方形微纳结构。5.根据权利要求4所述的多层微纳结构VO2智能热控器件的制备方法,其特征在于所述的基底材料为硅、石英玻璃或玻璃。6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员:豆书亮,李垚,任飞飞,赵九蓬,张伟岩,李龙,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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