用于视频仿生隐身的变色膜制造技术

本发明专利技术涉及一种用于视频仿生隐身的变色膜，该变色膜主体部分由介质－吸收金属膜系和反射膜构成，介质－吸收金属膜系的介质膜层和吸收金属膜层交叠在一起共２～８层，最下层为介质膜层，材料选用ＳｉＯ２，最上层为吸收金属膜层，材料选用金属Ｃｒ或金属Ｔｉ；反射膜层镀制于介质－吸收金属膜系下面，材料选用Ａｌ或Ａｇ。本发明专利技术能够得到多种不同的结构色变色效果，变色范围大、反射光色饱和度高，可以非常有效的模拟周围环境的颜色和色度，实现模拟蝴蝶翅膀鳞片变色功能的应用目的；由于是利用光学干涉原理产生颜色变化的，不是靠所谓的“色素”显色，不会象普通颜料那样容易随时间和环境变化而发生变质褪色现象，因此性能稳定，环境适应性更强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于可见光隐身
，涉及一种应用于视频仿生隐身的变色膜。本专利技术属于薄膜沉积
中涉及的用光学薄膜理论和制备方法设计并制备 出一种应用于视频仿生隐身领域的变色膜的方法。
技术介绍
视频隐身技术(Video Stealth Technology)，又称可见光隐身技术，是使武器装 备不易被人的眼睛或可见光探测设备发现的一种技术。随着军事领域隐身技术研究的不断 深入和现代战争环境条件下对武器系统较高生存能力的迫切需求，人们对视频隐身技术的 渴望愈加强烈。八十年代以来，国外雷达隐身技术已发展到很高的水平，红外隐身技术也取 得了长足的进展，使相关武器装备的生存能力显著提高。但是，仅采用雷达和红外隐身技术 还不能使武器装备具备全天候和全频谱的隐身能力。采用雷达隐身技术的美国F-117战斗 轰炸机黑夜隐身性能好，但在白天，用肉眼或光学仪器就能看到这种以天空为背景的黑色 飞行物却逃不过肉眼或光学设备的观察，由此可见视频隐身的重要性。为此，美国等发达国 家极其重视视频隐身技术的研究，在继续发展雷达和红外隐身技术的同时，亦在积极探索 视频隐身技术新途径。目前正在大力开展特殊照明系统、适宜的涂色、奇异的蒙皮、电致变 色材料和烟幕伪装等视频隐身技术的研究工作。通过对大自然的不懈探索，人们发现，自然界中的某些生物为了实现自身的繁衍 和生存，经过亿万年的进化，形成了保护自己的体色，而且，为适应不同的生存环境，一些生 物的体色甚至进化成了可以实时变色的效果。这些大自然中的生命现象也为我们人类实现 视频隐身的愿望提供了有力的指导。因此，为解决实时变色的问题，我们可以从仿生学角度 出发，从自然界中获得灵感之源来帮助我们实现视频隐身的宿愿。人类很早就观察到蝴蝶翅膀上存在的亮丽颜色并对之产生浓厚的兴趣，但由于技 术手段有限，当时还无法解开蝴蝶翅膀亮丽颜色的奥秘。随着科学技术的高速发展，人类终 于可以借助先进的技术手段揭开蝴蝶翅膀上那个神秘的面纱。对于蝴蝶翅膀的结构色，近 些年来国内外许多的学者和团体都在对之进行潜心研究，证明了其翅膀上结构色的存在并 解释了结构色形成的机理，在该领域得到了较为丰硕的研究成果。通过蝴蝶鳞片微观形态结构观察发现，某些蝴蝶鳞片的横截面具有连续的平行分 布的多层薄片层结构。其中有的多层结构近似水平平行分布，有的多层结构呈一定角度曲 面平行分布。根据工程仿生设计理论可以将此类层状结构优化为多层薄膜的结构模型。因此，从以上分析可以看出，结合光学薄膜理论，可以设计并制备出模拟蝴蝶翅膀 结构色变化的多层膜系结构，用于实现相关性能的仿生学设计研究和应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种变色范围大、反射光色饱和度高、性能稳定、 环境适应性强的用于视频仿生隐身的变色膜。为了解决上述技术问题，本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜可以采用下述两种 技术方案。技术方案一本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜包括介质膜层、吸收金属膜层及反射膜层； 介质膜层和吸收金属膜层交叠在一起共2 8层，最下层为介质膜层，最上层为吸收金属膜 层，构成介质-吸收金属膜系；反射膜层镀制于介质-吸收金属膜系下面，反射膜层厚度大 于等于40nm ；介质膜层材料选用SiO2,总厚度为400 2000nm ；吸收金属膜层材料选用金 属Cr，总厚度为3 12nm。技术方案二本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜包括介质膜层、吸收金属膜层及反射膜层； 介质膜层和吸收金属膜层交叠在一起共4 8层，最下层为介质膜层，最上层为吸收金属膜 层，构成介质-吸收金属膜系；反射膜层镀制于介质-吸收金属膜系下面，反射膜层厚度大 于等于40nm ；介质膜层材料选用SiO2,总厚度为1000 1600nm ；吸收金属膜层材料选用金 属Ti，总厚度为8 15nm。本专利技术将介质膜层和吸收金属膜层交叠在一起构成介质-吸收金属膜系，根据光 学干涉原理，可见光由最上层的吸收金属膜层表面入射到该膜系，随着入射角的变化，反射 光能够发生颜色变化，变化范围大、反射光色饱和度较高。应用光学薄膜理论合理设计并优 化膜系结构，能够得到多种不同的结构色变色效果，从而可以非常有效的模拟周围环境的 颜色和色度，实现模拟蝴蝶翅膀鳞片变色功能的应用目的，其成果可以为我国相关视频隐 身仿生技术的开发和应用提供有力的技术支持。本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜是利 用光学干涉原理产生颜色变化的，不是靠所谓的“色素”显色，因此不会象普通颜料那样容 易随时间和环境变化而发生变质褪色现象，性能稳定，环境适应性更强，而这也正满足了野 外工程应用对高可靠性、高环境适应性的需求。作为本专利技术技术方案一的进一步改进是介质-吸收金属膜系的上表面加镀保护 膜，保护膜的厚度为60 130nm。作为本专利技术技术方案二的进一步改进是介质-吸收金属膜系的上表面加镀保护 膜，保护膜的厚度为80 120nm。本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜的制备方法首先在洁净基底上镀制连接 层；然后在连接层上镀制反射膜层；在反射膜层之上制备介质-吸收金属膜系；最后在介 质-吸收金属膜系的上表面镀制保护膜。为得到较好的光学性能，降低总膜层数，介质膜层和吸收金属膜层应尽量选用折 射率相差较大的两种材料，还要在其下加镀一层金属高反射膜。大量研究表明，变色膜的色 度与吸收金属膜层的选择密切相关，吸收金属材料的折射率η和吸收系数k越接近效果越 好；选择膜层材料时还需综合考虑材料的蒸发特性、制备工艺等因素。本专利技术中介质膜层选 择蒸发特性好，制备工艺成熟，性能稳定的低折射率材料SiO2,吸收金属膜层选择蒸发特性 好、制备工艺成熟、性能稳定的高折射率金属材料Cr或Ti。另外，为得到较高的反射率，在 介质-吸收金属膜系下面加镀一层高反射膜层。为提高膜系与基底间牢固度，在高反射膜 下面镀制一层连接层。最后，在膜系的最外层镀制保护膜。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。图1为本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜的结构示意图。图2为本专利技术实施 歹1的反射率测试曲线图。图3为本专利技术实施 歹2的反射率测试曲线图。图4为本专利技术实施 歹3的反射率测试曲线图。图5为本专利技术实施 歹4的反射率测试曲线图。图6为本专利技术实施 歹5的反射率测试曲线图。图7为本专利技术实施 歹6的反射率测试曲线图。图8为本专利技术实施 歹7的反射率测试曲线图。图9为本专利技术实施 歹8的反射率测试曲线图。图10为本专利技术实施例9的反射率测试曲线图。图11为本专利技术实施例10的反射率测试曲线图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术的用于视频仿生隐身的变色膜包括反射膜层2、介质膜层32和 吸收金属膜层31交叠在一起构成的介质-吸收金属膜系3、保护膜4 ；连接层1镀制在基底 上，反射膜层2镀制在连接层1上，介质-吸收金属膜系3镀制在反射膜层2上，保护膜4 镀制在介质-吸收金属膜系3的上表面。连接层材料选用Cr，厚度8 12歷。反射膜层材料选用Al，厚度60 IOOnm ；反 射膜层材料还可以选用银等。吸收金属膜层材料为Cr时，Cr总厚度为3 12nm，Si02总厚 度400 2000nm，SiO2和Cr间隔镀制，共2 8层；保护膜材料选用Al2O3，依据参考波长， 厚度选择60 130nm ；保护膜材料还可以选用T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于视频仿生隐身的变色膜，其特征在于包括介质膜层（３２）、吸收金属膜层（３１）及反射膜层（２）；介质膜层（３２）和吸收金属膜层（３１）交叠在一起共２～８层，最下层为介质膜层，最上层为吸收金属膜层，构成介质－吸收金属膜系（３）；反射膜层（２）镀制于介质－吸收金属膜系（３）下面，厚度大于等于４０ｎｍ；介质膜层材料选用ＳｉＯ↓［２］，总厚度为４００～２０００ｎｍ；吸收金属膜层材料选用金属Ｃｒ，总厚度为３～１２ｎｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：申振峰，高劲松，韩志武，任露泉，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]