一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，属于仿生材料技术领域。本发明专利技术以钨酸钠和硫酸钠为原料，制备植被背景仿生复合膜材料用的钠钨青铜红外线屏蔽剂，钠钨青铜是一类特殊的金属氧化物，隧道结构和这种特殊的价态使其具有优异的性能如电致变色、光致变色等优异性能，钠钨青铜作为一种选择透光性材料，利用入射光与材料表面自由电子之间的局域表面等离子体共振效应和小极化子吸收机制，实现高可见光透过率的同时，在整个红外光区均具有优良的遮蔽能力，同时，该材料还具有储量高、便宜、环保等优点，在钠钨青铜中的钠离子不易脱出，有利于提高其结构稳定性，且电离度高，提供的自由电子数多，有利于红外遮蔽性能的提高。

A preparation method of biomimetic composite membrane material for implant background

【技术实现步骤摘要】
一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法
本专利技术涉及一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，属于仿生材料

技术介绍
高光谱成像可分辨目标与背景反射光谱特征的细微差异，已成为一种重要的探测手段。同时，红外探测技术也在迅速发展。目前，传统的伪装材料已难以对抗上述探测技术。植被是伪装目标所处的常见背景之一，基于植被特征研制的仿生材料可实现欺骗和迷惑敌人的目的。近年来，随着高光谱成像技术的发展与应用，仅简单模拟植被颜色的传统伪装材料已难以对抗高光谱侦察，研制可模拟植物叶片太阳光谱反射特征的仿生材料已成为光学伪装领域的研究热点。除高光谱成像外，可识别目标与背景红外辐射特征差异的红外成像侦察技术也在迅速发展，同样对伪装目标构成了威胁。仿生迷彩是依据自然景物的颜色特征设计而成的迷彩图案和斑块，在高科技探测手段还未广泛应用时，它主要欺骗敌人的大脑和视觉系统。基于仿生技术，人们研制了一批应用于实战的经典迷彩图案。仿生迷彩仅能模仿植被颜色，不能对抗高光谱侦察，只有实现与植物叶片同色同谱，才能有效对抗高光谱探测。植物叶片太阳光谱反射特征的形成与其色素和其他组分（如水分和干物质等）的吸收以及内部结构有关。通常，目标典型高温部位（如发动机）的热辐射会明显强于环境背景的热辐射。为对抗红外侦察，常规红外伪装技术利用各种材料和温度控制技术实现目标发射特性和温度的控制，进而降低目标红外辐射温度，使之与周围环境背景融合。在发射率调控方面，在无机磷酸盐黏合剂中掺杂片状铝制备了红外涂层，其在10.6um附近的发射率仅为0.18然而，低发射率涂层难以在可见光波段实现兼容伪装，并且环境中的灰尘和水分会污染涂层使其发射率显著增大，进而导致红外伪装效果失效，这限制了低发射率涂层的应用。在温度控制方面，RA等人在目标发热部位涂覆含微胶囊相变材料的迷彩涂料以调控目标温度，进而调控目标的红外辐射强度。迷彩涂料与相变材料的结合实现了可见光与红外波段的兼容伪装。值得注意的是，相变材料在红外伪装应用方面仍有缺陷：（1）伪装持续时间短；（2）相变材料的相变温度可选择范围小；（3）相变材料难以与目标结合。常规红外伪装技术未考虑植物叶片的生理活动对其热特征的影响，因此难以实现与植被背景全天时融合。蒸腾作用是植物叶片最基本的生理活动之一，即水分以水蒸气的形式从叶片表面散失的过程，其蒸发潜热给植物叶片带来了冷却效果，使其呈现与无生命物体差异显著的红外热特征。在光学伪装方面，目前传统的仿生材料只能与植物叶片同色，而在材料中引入合适的色素和水分的仿生材料可与植物叶片同色同谱，但因制备工艺复杂和结构形式特殊，限制了其在实际中的应用。在红外伪装方面，常规红外伪装技术难以实现伪装目标与植被背景全天时融合。吸湿材料在夜间高湿度条件下吸附空气中的水蒸气，在日间低湿度条件下脱水，脱水过程可模拟植物叶片的蒸腾作用。吸湿材料具有保水性，材料内未脱附的水可模拟植物叶片反射谱的水吸收特征。因此，将吸湿材料与具有植物叶片相似光谱特征的绿色颜料结合，有可能在实现对植物叶片太阳光谱反射特征模拟的同时，实现对植物叶片红外热特征的模拟。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对传统的伪装材料已难以对抗高光谱成像、红外探测技术的问题，提供了一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将聚乙烯醇、玉米淀粉加入去离子水中，在80～90℃的水浴条件下以300～320r/min转速搅拌2～3h，得聚合物溶液；（2）将茶色素微胶囊、钠钨青铜粉末、四乙氧基硅烷、三羟甲基丙烷加入聚合物溶液中，在60～70℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌20～30min，得铸膜液；（3）将铸膜液平铺至干净玻璃板上，置于相对湿度10%～20%、温度50～60℃的恒温箱中干燥6～8h，常温冷却，取下，得植被背景仿生复合膜材料。所述的聚乙烯醇、玉米淀粉、茶色素微胶囊、钠钨青铜粉末、四乙氧基硅烷、三羟甲基丙烷的重量份为50～60份聚乙烯醇、10～12份玉米淀粉、20～24份茶色素微胶囊、15～18份钠钨青铜粉末、1.0～1.2份四乙氧基硅烷、0.5～0.6份三羟甲基丙烷。步骤（3）所述的干净玻璃板的规格为400mm×200mm×5mm。步骤（2）所述的茶色素微胶囊的具体制备步骤为：（1）将绿茶茶叶梗、碳酸氢钠加入去离子水中，在30～40℃的水浴条件以200～250r/min转速搅拌30～40min，再置于超声波分散机中，常温下超声处理20～30min，过滤，取滤液，得茶色素提取液；（2）将麦芽糊精加入茶色素提取液中，在50～60℃的水浴条件下以240～280r/min转速搅拌30～40min，保温，得麦芽糊精混合液；（3）将蔗糖脂肪酸酯加入麦芽糊精混合液中，在50～60℃的水浴条件下以300～350r/min转速搅拌30min，再置于冷压机中均质15～20min，得乳化液；（4）将乳化液置于喷雾干燥机中，在140～180℃的条件下进行喷雾干燥，得茶色素微胶囊。所述的绿茶茶叶梗、碳酸氢钠、去离子水、麦芽糊精、蔗糖脂肪酸酯的重量份为40～50份绿茶茶叶梗、12～15份碳酸氢钠、160～200份去离子水、20～30份麦芽糊精、8～10份蔗糖脂肪酸酯。步骤（1）所述的超声处理的功率为400～500W。步骤（3）所述的均质压力为20～24MPa。步骤（2）所述的钠钨青铜粉末的具体制备步骤为：（1）将钨酸钠、硫酸钠加入去离子水中，常温下以160～180r/min转速搅拌12～16min，得钠盐溶液；（2）将硫酸加入钠盐溶液中，常温下以200～240r/min转速搅拌混合1～2h，得混合酸溶液；（3）将混合酸溶液置于反应釜中，在200～220℃的条件下反应20～24h，得反应液；（4）将反应液常温冷却，置于离心机中以3500～4000r/min转速离心分离15～20min，取下层固体，用无水乙醇洗涤3～5次，再用去离子水洗涤1～3次，置于60～80℃的烘箱中干燥40～60min，常温冷却，得固体粉末；（5）将固体粉末置于管式气氛炉中煅烧1～2h，随炉冷却至室温，得钠钨青铜粉末。所述的钨酸钠、硫酸钠、硫酸、去离子水的重量份为20～30份钨酸钠、16～24份硫酸钠、10～20份质量分数10%的硫酸、60～90份去离子水。步骤（5）所述的煅烧条件为95%氮气、5%氢气、500～600℃。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以钨酸钠和硫酸钠为原料，制备植被背景仿生复合膜材料用的钠钨青铜红外线屏蔽剂，钠钨青铜是一类特殊的金属氧化物，钠钨青铜化合物是在WO6八面体结构的基础上，将钠离子嵌入八面体网格空隙间，从而形成金属氧化物，掺入钨青铜中的钠离子提供大量电子，将部分钨离子还原为混合价态共存，隧道结构和这种特殊的价态使其具有优异的性能如电致变色、光致变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：/n（1）将聚乙烯醇、玉米淀粉加入去离子水中，在80～90℃的水浴条件下以300～320r/min转速搅拌2～3h，得聚合物溶液；/n（2）将茶色素微胶囊、钠钨青铜粉末、四乙氧基硅烷、三羟甲基丙烷加入聚合物溶液中，在60～70℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌20～30min，得铸膜液；/n（3）将铸膜液平铺至干净玻璃板上，置于相对湿度10%～20%、温度50～60℃的恒温箱中干燥6～8h，常温冷却，取下，得植被背景仿生复合膜材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将聚乙烯醇、玉米淀粉加入去离子水中，在80～90℃的水浴条件下以300～320r/min转速搅拌2～3h，得聚合物溶液；
（2）将茶色素微胶囊、钠钨青铜粉末、四乙氧基硅烷、三羟甲基丙烷加入聚合物溶液中，在60～70℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌20～30min，得铸膜液；
（3）将铸膜液平铺至干净玻璃板上，置于相对湿度10%～20%、温度50～60℃的恒温箱中干燥6～8h，常温冷却，取下，得植被背景仿生复合膜材料。


2.根据权利要求1所述的一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇、玉米淀粉、茶色素微胶囊、钠钨青铜粉末、四乙氧基硅烷、三羟甲基丙烷的重量份为50～60份聚乙烯醇、10～12份玉米淀粉、20～24份茶色素微胶囊、15～18份钠钨青铜粉末、1.0～1.2份四乙氧基硅烷、0.5～0.6份三羟甲基丙烷。


3.根据权利要求1所述的一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的干净玻璃板的规格为400mm×200mm×5mm。


4.根据权利要求1所述的一种植被背景仿生复合膜材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的茶色素微胶囊的具体制备步骤为：
（1）将绿茶茶叶梗、碳酸氢钠加入去离子水中，在30～40℃的水浴条件以200～250r/min转速搅拌30～40min，再置于超声波分散机中，常温下超声处理20～30min，过滤，取滤液，得茶色素提取液；
（2）将麦芽糊精加入茶色素提取液中，在50～60℃的水浴条件下以240～280r/min转速搅拌30～40min，保温，得麦芽糊精混合液；
（3）将蔗糖脂肪酸酯加入麦芽糊精混合液中，在50～60℃的水浴条件下以300～350r/min转速搅拌30min，再置于冷压机中均质15～20min，得乳化液；
（4）将乳化液置于喷雾干燥机中，在140～180℃的条件下进行喷...

【专利技术属性】
技术研发人员：石雅琴，
申请(专利权)人：江苏海獭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32