一种柔性电致变发射率器件及制备方法技术

本发明专利技术公开一种柔性电致变发射率器件及其制备方法，从上到下依次包括工作电极、凝胶电解质层和对电极；工作电极包括柔性聚合物薄膜和金属薄膜，柔性聚合物薄膜为经过表面改性的薄膜和/或为在其下侧镀制有过渡层的薄膜，金属薄膜沉积在所述经过表面改性的薄膜上或过渡层上；电解质层包括多孔隔膜和电解质，电解质浸润在多孔隔膜中；电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同；该制备方法包括分别制备工作电极、凝胶电解质层、对电极和组装。本发明专利技术提供的器件具有柔性且变化均匀；本发明专利技术提供的制备方法工艺简单，制备周期短，可用于工业化生产。

A kind of flexible electrorheological emissivity device and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种柔性电致变发射率器件及制备方法
本专利技术涉及电致变发射率器件
，尤其是一种柔性电致变发射率器件及制备方法。
技术介绍
随着光电科学技术的迅猛发展，军事伪装目标面临着可见光、红外、雷达等多波段监测侦察的威胁。红外成像技术由于具有隐蔽性好，夜视距离远，抗干扰能力强，适用性广等优点，使其广泛应用于军事领域，对军事目标构成了严重威胁。通过热红外自适应伪装技术，消除、减小、改变或模拟目标与背景之间在热红外的两个大气窗口(3～5μm和7.5～13μm)辐射特性的差别，是应对热红外探测的有效手段。根据史蒂芬-玻尔兹曼定律，自适应热红外伪装技术可以分为基于表面温度控制的热红外自适应伪装技术和基于表面发射率调控的热红外自适应伪装技术。基于表面温度控制的热红外自适应伪装技术主要包括通过热电材料直接对物体表面进行升温和降温和通过将不同温度的液体注入微流控系统来控制物体表面的温度两种方式。而基于表面发射率调控的热红外自适应伪装技术主要包括通过离子嵌入/脱嵌氧化物，通过离子掺杂导电聚合物，通过离子掺杂多层石墨烯或者通过温度调控材料相变这三种方式来实现发射率的变化。然而，一般的军事设备上或者是需要伪装的军事人员身上都存在各种曲面或者是需要弯折的地方，因此开发出柔性的热红外自适应伪装技术可以扩展其应用的范围，并提升军事目标的伪装效果。目前现有的热红外自适应伪装技术要么难以实现柔性，要么在柔性条件下红外调制能力有限。
技术实现思路
本专利技术提供一种柔性电致变发射率器件及制备方法，用于克服现有技术中难以实现柔性与强的红外调制能力的兼容等缺陷，实现在柔性条件下器件在中远红外波段两个大气窗口(3～5μm和7.5～13μm)波段具有较高的红外发射率调控范围。为实现上述目的，本专利技术提出一种柔性电致变发射率器件，从上到下依次包括工作电极、凝胶电解质层和对电极；所述工作电极包括柔性聚合物薄膜和金属薄膜，所述柔性聚合物薄膜为经过表面改性的薄膜和/或为在其下侧镀制有过渡层的薄膜，所述金属薄膜沉积在所述经过表面改性的薄膜上或过渡层上；所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。为实现上述目的，本专利技术还提出一种柔性电致变发射率器件制备方法，包括以下步骤：S1：对柔性聚合物薄膜进行表面改性和/或在所述薄膜一侧镀制过渡层；S2：在经表面改性的柔性聚合物薄膜的一侧沉积金属薄膜，得到工作电极；或者，在柔性聚合物薄膜或表面改性的柔性聚合物薄膜的过渡层侧沉积金属薄膜，得到工作电极；S3：配制凝胶电解质，并用所述凝胶电解质浸润多孔隔膜，得到凝胶电解质层；S4：在基体的一侧直接沉积导电层，得到对电极；S5：将S2得到的工作电极沉积有金属薄膜的一侧与S3得到的凝胶电解质层一侧叠置，将S4得到的对电极沉积有导电层的一侧与S3得到的凝胶电解质层另一侧叠置，并封住叠置结构的边缘，得到基于金属电沉积的电致变发射率器件。与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：1、本专利技术提供的柔性电致变发射率器件工作原理为：凝胶电解质层中含金属离子的电致变色材料使得在对器件的工作电极施加负的沉积电压(-2.0～-3.0V)时使电致变色材料中的金属离子被还原成金属单质而沉积到工作电极金属薄膜表面从而形成一层金属膜，实现将工作电极的等离子体红外吸收的光谱部分和红外可透过的光谱部分转变为红外反射，从而使器件从高发射状态转变为低反射状态；另外，通过对工作电极施加正向的溶解电压(0.2～1.5V)，使得沉积在工作电极金属薄膜表面的金属膜被快速溶解，从而使器件返回至高发射的状态。本专利技术提供的器件，由于金属薄膜的存在使得工作电极中吸收部分和被红外辐射所透过的部分之和占该工作电极在这个波段内总光谱响应的50％以上，且该器件在中远红外波段两个大气窗口(3～5μm和7.5～13μm)波段具有很高的红外发射率调控范围，发射率的变化量均能达到0.5；此外，由于柔性聚合物薄膜在整个红外波段上的高透明性，使得该器件在整个2.5～25μm波段都具有0.5左右的发射率调控量；过渡层是为了提高器件的循环稳定性能；柔性聚合物薄膜作为基底起支撑作用，金属薄膜起导电作用，而过渡层起粘结聚合物薄膜和金属薄膜的作用。同时，由于提高了金属薄膜工作电极的稳定性和牢固性，使器件的均匀性提高和循环稳定性提高，从而使得该器件能实现较高的红外发射率变化均匀性；最后，该器件的工作电极中采用柔性聚合物薄膜为基底来替换现有的刚性基底，使得制得的器件具有较好的柔性，适用范围更广。2、本专利技术提供的柔性电致变发射率器件制备方法工艺简单，制备周期短，可用于工业化生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为实施例1提供的柔性电致变发射率器件结构图；图2为沉积在改性聚丙烯薄膜上的超薄铂薄膜厚度与工作电极方块电阻之间的关系图；图3a为沉积在改性聚丙烯薄膜上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外透过率之间的关系图；图3b为沉积在改性聚丙烯薄膜上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外反射率之间的关系图；图3c为沉积在改性聚丙烯薄膜上的超薄铂薄膜厚度与工作电极红外吸收率之间的关系图；图3d为沉积在改性聚丙烯薄膜上的超薄铂薄膜厚度与工作电极在3～14μm波段的平均红外透过率、平均红外反射率、平均等离子体红外吸收和平均改性聚丙烯薄膜红外吸收占3～14μm波段工作电极光谱总响应的比率关系图；图4为实施例1提供的柔性电致变发射率器件随着电解质中金属薄膜的沉积时间的增加在傅里叶红外光谱仪下测量的红外反射率曲线图；图5为将本实施例提供的柔性电致变发射率器件贴于曲面的杯子上，随着电解质中金属薄膜的沉积时间的增加在该器件在7.5～13μm波段红外相机下的热成像图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。本专利技术提出一种柔性电致变发射率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性电致变发射率器件，其特征在于，从上到下依次包括工作电极、凝胶电解质层和对电极；/n所述工作电极包括柔性聚合物薄膜和金属薄膜，所述柔性聚合物薄膜为经过表面改性的薄膜和/或为在其下侧镀制有过渡层的薄膜，所述金属薄膜沉积在所述经过表面改性的薄膜上或过渡层上；/n所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性电致变发射率器件，其特征在于，从上到下依次包括工作电极、凝胶电解质层和对电极；
所述工作电极包括柔性聚合物薄膜和金属薄膜，所述柔性聚合物薄膜为经过表面改性的薄膜和/或为在其下侧镀制有过渡层的薄膜，所述金属薄膜沉积在所述经过表面改性的薄膜上或过渡层上；
所述电解质层包括多孔隔膜和电解质，所述电解质浸润在所述多孔隔膜中；所述电解质包括含金属离子的电致变色材料和溶剂，所述金属离子为能够实现可逆电沉积和溶解的金属离子且所述金属离子的金属与所述金属薄膜用金属不同。


2.如权利要求1所述的柔性电致变发射率器件，其特征在于，所述柔性聚合物薄膜为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中的至少一种。


3.如权利要求1所述的柔性电致变发射率器件，其特征在于，所述过渡层为氧化物、氮化物、氟化物、半导体单质和金属单质中的至少一种。


4.如权利要求3所述的柔性电致变发射率器件，其特征在于，所述氧化物为SiO2、Cr2O3、TiO2、Al2O3、Fe2O3、ZnO、HfO2、Ta2O5和ZrO2中的一种；所述氮化物为Si3N4；所述氟化物为BaF2、CaF2或MgF2；所述半导体单质为Si或Ge；所述金属单质为钛、铬和镍中的一种。


5.如权利要求1所述的柔性电致变发射率器件，其特征在于，所述金属薄膜中的金属为钌、铑、钯、锇、铱、铂、钇、锆、铌、钼、锝、铪、钽、钨、铼...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东青，李铭洋，程海峰，彭亮，彭任富，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43