一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法技术

一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法，它涉及一种功能器件的制备方法。本发明专利技术是为了解决现有平面红外热辐射器件无法与纺织品较好结合以实现智能穿戴的能力的问题。方法：一、制备多相聚合物分散溶液；二、制备多孔电解质隔膜层；三、制备工作电极；四、制备电致变色薄膜层；五、将电解质液体引入到碳纤维内部，得到动态红外热辐射调控纤维功能器件。本发明专利技术制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件具有良好的红外发射率控制能力，并具有可见光管理能力，在8～14μm波段红外发射率

【技术实现步骤摘要】
一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种功能器件的制备方法。

技术介绍

[0002]由于红外热辐射调控技术在个人热管理、多种电子仪器、自适应热伪装和智能航天器热调节等方面的广泛应用，具有有效的红外调控能力的器件变得越来越重要。平面结构的电致变色器件目前被广泛研究，并得到了深度的开发。然而，平面电致变色器件不能与纺织品完美结合，无法满足穿戴舒适性的需求。近年来，随着智能可穿戴电子产品的发展和智能服装概念的兴起，多色纤维在日常生活中得到了广泛的应用，包括透气性、透湿性、基于纤维结构的机械拉伸性，以及丰富的色彩伪装安全警示和防伪性能。出于这个角度，将红外热辐射调控技术与智能纤维结合，开发出具有高红外热辐射调控能力的智能纤维是亟待解决的。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决现有平面红外热辐射器件无法与纺织品较好结合以实现智能穿戴的能力的问题，而提供一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法。
[0004]一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0005]一、制备多相聚合物分散溶液：
[0006]首先将聚合物加入到溶剂中，然后在搅拌下加热至聚合物完全溶解，再加入聚甲基丙烯酸甲酯，在磁力搅拌下加热至聚甲基丙烯酸甲酯完全溶解，得到均匀的多相聚合物分散溶液；
[0007]二、制备多孔电解质隔膜层：
[0008]①
、将碳纤维浸入到均匀的多相聚合物分散溶液中，得到碳纤维/多相聚合物分散溶液；<br/>[0009]②
、将碳纤维/多相聚合物分散溶液加入到溶剂中，静置，再将碳纤维取出，干燥，得到多孔电解质隔膜层；
[0010]三、制备工作电极：
[0011]采用真空热蒸镀法在多孔电解质隔膜层上附着金属层，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层；
[0012]四、制备电致变色薄膜层：
[0013]①
、使无水乙醇对碳纤维
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多孔电解质隔膜层
‑
金属层进行冲洗，再放入烘箱中进行热处理，得到热处理后的碳纤维
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多孔电解质隔膜层
‑
金属层；
[0014]②
、通过电镀方法或原位化学合成的方法在热处理后的碳纤维
‑
多孔电解质隔膜层
‑
金属层上制备电致变色薄膜层，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层
‑
电致变色薄膜层；
[0015]步骤四
②
中所述的电镀方法具体是按以下步骤完成的：
[0016]以酸掺杂的聚苯胺作为电解液，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层为工作电极，通过电化学工作站，采用横电流法或恒电位法，在三电极体系下，在碳纤维
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多孔电解质隔膜层
‑
金属层上的金属层上电镀聚苯胺，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层
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聚苯胺层；
[0017]五、使用蒸馏水对碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层
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聚苯胺层进行冲洗，再置于真空压缩机中压缩，在压力的作用下电解质液体引入到碳纤维内部，得到动态红外热辐射调控纤维功能器件。
[0018]本专利技术的原理：
[0019]在纤维基底上进行电解质层的涂覆，然后在电解质层上镀具有高反射能力的金属层，在金属层上电镀电致变色层。这样就将平面三明治结构的电致变色器件转变为纤维状嵌套式结构的电致变色器件。通过施加不同的电压，可以实现电致变色层在可见
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红外波段的光谱特性的调节，进而实现纤维器件颜色和红外发射率的调节。
[0020]本专利技术的优点：
[0021]一、本专利技术制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件具有良好的红外发射率控制能力，并具有可见光管理能力，在8～14μm波段红外发射率
△
ε为0.4，在可见光波段可以实现可逆的颜色转换，且反应时间迅速；总的来说，本专利技术可以通过参数调整可见光和近红外波段的反射率和吸收率，达到高发射率变化和低太阳吸收比的目的，从而达到高效动态热调节的目的；
[0022]二、本专利技术制备方法操作简单，价格低廉，可用于大量制备；
[0023]三、本专利技术制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件可以通过不同编织技术与纺织品完美融合，以实现智能穿戴。
[0024]本专利技术可以获得一种动态红外热辐射调控纤维功能器件。
附图说明
[0025]图1为实施例1步骤五制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件的SEM图；
[0026]图2为实施例1步骤五制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件的氧化态和还原态的数码照片图，图中上面的为氧化态，下面的为还原态；
[0027]图3为实施例1步骤五制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件的红外发射率变化曲线；
[0028]图4为实施例1步骤五制备的动态红外热辐射调控纤维功能器件的耐疲劳性测试图，图中1的循环次数为0次，2为循环500次。
具体实施方式
[0029]以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本专利技术的范围。
[0030]具体实施方式一：本实施方式一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法，是按以下步骤完成的：
[0031]一、制备多相聚合物分散溶液：
[0032]首先将聚合物加入到溶剂中，然后在搅拌下加热至聚合物完全溶解，再加入聚甲基丙烯酸甲酯，在磁力搅拌下加热至聚甲基丙烯酸甲酯完全溶解，得到均匀的多相聚合物分散溶液；
[0033]二、制备多孔电解质隔膜层：
[0034]①
、将碳纤维浸入到均匀的多相聚合物分散溶液中，得到碳纤维/多相聚合物分散溶液；
[0035]②
、将碳纤维/多相聚合物分散溶液加入到溶剂中，静置，再将碳纤维取出，干燥，得到多孔电解质隔膜层；
[0036]三、制备工作电极：
[0037]采用真空热蒸镀法在多孔电解质隔膜层上附着金属层，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层；
[0038]四、制备电致变色薄膜层：
[0039]①
、使无水乙醇对碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层进行冲洗，再放入烘箱中进行热处理，得到热处理后的碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层；
[0040]②
、通过电镀方法或原位化学合成的方法在热处理后的碳纤维
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法，其特征在于一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法是按以下步骤完成的：一、制备多相聚合物分散溶液：首先将聚合物加入到溶剂中，然后在搅拌下加热至聚合物完全溶解，再加入聚甲基丙烯酸甲酯，在磁力搅拌下加热至聚甲基丙烯酸甲酯完全溶解，得到均匀的多相聚合物分散溶液；二、制备多孔电解质隔膜层：
①
、将碳纤维浸入到均匀的多相聚合物分散溶液中，得到碳纤维/多相聚合物分散溶液；
②
、将碳纤维/多相聚合物分散溶液加入到溶剂中，静置，再将碳纤维取出，干燥，得到多孔电解质隔膜层；三、制备工作电极：采用真空热蒸镀法在多孔电解质隔膜层上附着金属层，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层；四、制备电致变色薄膜层：
①
、使无水乙醇对碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层进行冲洗，再放入烘箱中进行热处理，得到热处理后的碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层；
②
、通过电镀方法或原位化学合成的方法在热处理后的碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层上制备电致变色薄膜层，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层
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电致变色薄膜层；步骤四
②
中所述的电镀方法具体是按以下步骤完成的：以酸掺杂的聚苯胺作为电解液，以铂片为对电极，以Ag/AgCl为参比电极，以碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层为工作电极，通过电化学工作站，采用横电流法或恒电位法，在三电极体系下，在碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层上的金属层上电镀聚苯胺，得到碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层
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聚苯胺层；五、使用蒸馏水对碳纤维
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多孔电解质隔膜层
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金属层
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聚苯胺层进行冲洗，再置于真空压缩机中压缩，在压力的作用下电解质液体引入到碳纤维内部，得到动态红外热辐射调控纤维功能器件。2.根据权利要求1所述的一种动态红外热辐射调控纤维功能器件的制备方法，其特征在于步骤一中所述的聚合物为聚乙烯醇、聚偏氟乙烯
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聚甲基丙烯酸甲酯和偏氟乙烯
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六氟丙烯共聚物中的一种或几种的混合物；步骤一中所述的溶剂为质量分数...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵九蓬，刘东奇，张雷鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：