電致變發(fā)射率材料在紅外隱身技術(shù)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-08-30 06:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的變發(fā)射率曲線以及光學(xué)紅外圖片，可以看到器件具有明顯的紅外輻射調(diào)控性能，當(dāng)WO3處于低發(fā)射率態(tài)時(shí)，器件的紅外輻射強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于高發(fā)射態(tài)器件[18]。圖2 EclipseVEDTM的變發(fā)射率曲線和光學(xué)紅外照片國內(nèi)雖然有較多課題組進(jìn)行WO3薄膜的制備以及電致變色性能研究，但主要集中于可見光波段，應(yīng)用背景也是智能窗等民用領(lǐng)域，對(duì)其變發(fā)射率性能研究少之又少[19]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Yao Li等通過模版法合成了納米有序的WO3薄膜，實(shí)現(xiàn)了薄膜的近紅外電致變色性能的提高[20]。[21]。目前，國內(nèi)和國外在WO3變發(fā)射率研究上還具有非常大的差距，雖然WO3具有變發(fā)射率范圍高、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，但其制備工藝復(fù)雜、成本高、變發(fā)射率速率慢的缺點(diǎn)仍然制約著其發(fā)展。 聚苯胺(PANI)聚苯胺具有發(fā)射率變化范圍廣、變化速度快、材料價(jià)格低廉、制備簡單且壽命長等優(yōu)點(diǎn)成為目前研究最為廣泛的電致變發(fā)射率導(dǎo)電聚合物之一，其分子結(jié)構(gòu)式為:y值的大小表示聚苯胺的氧化還原程度，當(dāng)y=0時(shí)，聚苯胺處于完全的還原態(tài)，其發(fā)射率處于較低狀態(tài)，當(dāng)y=1時(shí)，聚苯胺處于完全的氧化態(tài)，具有較高的發(fā)射率。通常聚苯胺難以達(dá)到完全的氧化還原態(tài)，因此其發(fā)射率調(diào)節(jié)范圍處于兩者之間。美國的AshwinUshas公司對(duì)聚苯胺電致變發(fā)射率性能的研究代表著該領(lǐng)域世界最高水平，所制備的電致變發(fā)射率器件經(jīng)過NASA航天熱控、以及美國陸軍地面?zhèn)窝b等試驗(yàn)論證，器件的下一步實(shí)用化已提上議程[22]。圖3所示為其所制備的電致變發(fā)射率器件實(shí)物圖以及相應(yīng)的變發(fā)射率性能測(cè)試曲線，可以看到，器件的厚度僅為1mm左右，并且器件具有柔性結(jié)構(gòu)可折疊不影響性能，因而能夠很好的附著于目標(biāo)表面而不影響性能[23]。圖3 美國的AshwinUshas公司制備的PANI電致變發(fā)射率器件實(shí)物圖以及變發(fā)射率曲線由于PANI電致變發(fā)射率器件在軍事隱身、航天熱控方面的巨大應(yīng)用潛力，國內(nèi)軍工單位也進(jìn)行了大量的研究，其中較為突出的是國防科技大學(xué)謝凱老師課題組，通過在金多孔電極上電沉積均勻致密的PANI薄膜，并改進(jìn)沉積工藝，實(shí)現(xiàn)了柔性器件在3~5181。m和8~[24]。另外，航天材料及工藝研究所的盧鵡等制備了一種由可溶性的聚苯胺為主體的電致變發(fā)射率器件，實(shí)現(xiàn)了8~~[9]。目前，國內(nèi)與國外PANI電致變發(fā)射率器件的主要差距在于發(fā)射率調(diào)節(jié)范圍、速率以及使用壽命方面。 聚噻吩及其衍生物與聚苯胺相比，聚噻吩及其衍生物的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、可見光變色范圍廣、變發(fā)射率速率快以及穩(wěn)定性好[25]。但其存在比較致命的缺點(diǎn)，即容易使制備的器件包含水和二氧化碳，表明噻吩基電致變發(fā)射率器件的紅外隱身性能將受到非常不利的影響，這也是聚噻吩相對(duì)聚苯胺而言研究較少的原因之一。目前，國內(nèi)還沒有見到噻吩型電致變發(fā)射率器件的報(bào)道，在國外，如該課題組采用聚3,4丙撐二氧噻吩作為變發(fā)射率材料層，實(shí)現(xiàn)了在3~5181。m和8~(圖4所示)，雖然初期研究也面臨了水和二氧化碳強(qiáng)吸收峰的影響，但經(jīng)過調(diào)節(jié)器件的組裝工藝，嚴(yán)格控制組裝過程中的真空度以及含水量，大大弱化了原器件面臨的水和二氧化碳吸收峰的問題，這也為未來噻吩基電致變發(fā)射率材料的研究打下基礎(chǔ)[26]。圖4 噻吩型電致變發(fā)射率器件的紅外波段反射率曲線從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，雖然聚噻吩及其衍生物存在著成本較高、合成復(fù)雜等缺點(diǎn)，但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、變發(fā)射率范圍以及穩(wěn)定性上的巨大優(yōu)勢(shì)使其仍具有廣闊的研究和應(yīng)用前景。4 結(jié)束語雖然目前存在著使用溫度較低、穩(wěn)定性不足、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)，但電致變發(fā)射率材料作為一種新興的功能材料，隨著自適應(yīng)偽裝隱身技術(shù)等新興軍事技術(shù)的興起，具有巨大的研究與應(yīng)用潛力，特別是美軍已經(jīng)提出在下一代航空航天飛行器以及軍事偽裝隱身裝備上將采用電致變發(fā)射率和電致變色技術(shù)，并且國外電致變發(fā)射率器件的發(fā)展也已逐步從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用中。相比于國外的深入研究，國內(nèi)電致變發(fā)射率材料的研究仍處于起步階段，在新材料的研發(fā)以及器件的組裝等方面還有非常長的路要走。參考文獻(xiàn)[
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