[发明专利]一种智能热控薄膜器件

说明书

一种智能热控薄膜器件，属于热控制技术领域。包括底层衬底，形成于底层衬底之上的热致变发射率层，形成于底层衬底之上、未覆盖热致变发射率层区域的电致变发射率功能单元，所述电致变发射率功能单元包括依次设置的铝箔、离子存储层、对电极、吸附电解质的有机滤膜、工作电极、电致变发射率薄膜、封装层，所述铝箔与底层衬底紧密贴合。本发明将电致变发射率功能单元和热致变发射率功能单元集成在同一衬底上，可同时在相互不受影响的情况下通过响应温度变化和主动调控电压来调整发射率，从而满足热控制的需求，有效解决了现有技术无法同时充分发挥电致变色和热致变功能来满足热控需求的问题。

技术领域

本发明属于热控制技术领域，具体涉及一种智能热控薄膜器件。

背景技术

随着世界各国探索和开发宇宙的活动越来越频繁，航天器及其相关技术作为核心部分一直受到世界各大强国的高度重视，其中，航天器的热控制技术领域一直是研究的重点和难点。航天器的稳定运行离不开其内部所有设备和载荷单元持续高效运转，而航天器要确保设备的稳定运行必须维持-10℃～50℃的恒定温度环境，然后航天器在运行过程中通常面临着极端和多变的温度环境(最低温度可达-200℃，最高温度可达250℃；温度波动范围超过正负150℃)，并且航天器在执行变轨、快速机动等复杂的空间任务时需要足够的能源储备，对于内部的能源配置和能耗控制有着很高的要求，因而需要寻求一种能够根据航天器在执行不同任务时面临的不同环境状况实时自主调整与外界热交换能力的智能热控制技术。

当前已报道的航天热控制技术分为被动热控技术和主动热控技术，被动热控制技术包括热管、热控涂层、多层隔热组件、导热填料等，具备高可靠性、使用寿命长，但是对环境温度变化无反馈作用，一旦确定状态后基本无法调节。主动热控制技术包括热控百叶窗、电加热器、热电制冷器、机械制冷机、电致变发射率器件等，可根据变化的内、外环境温度自主调整相关的热控系统来精准调节各种传热参数。

热致变发射率材料，是指材料随温度变化发生金属态和绝缘态的转变(MIT)，发射率也随之发生相应变化。其中，钙钛矿型复合氧化物(A_1-xB_xMO₃)和二氧化钒(VO₂)是热致变发射率材料应用于热控制的典型代表，通过对热致变发射率材料成分、结构、膜厚等的设计可使其在低温下表现为红外低发射特性，高温条件下表现为红外高发射率，从而帮助航天器达到调控表面热交换性质的目的。电致变发射率薄膜器件，是指薄膜在外加电场的驱动下发生变化，表现为热辐射率的可调可变，其中，以钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)、石墨烯、聚苯胺为代表的电致变发射率薄膜通过外加电场的控制实现从高红外发射率到低红外发射率的切换，可帮助航天器在不同时间和空间的内、外部热环境中达到自主控制热交换系统的目标。公开号为CN 105840060 A的中国专利公开了一种热致变色/电致变色双功能器件，包括上导电衬底、电解质、复合薄膜和下导电衬底，其中，复合薄膜是通过将电致变色材料和热致变色材料混合后涂覆于衬底上得到的，尽管该复合薄膜可实现对电致变色性能和热致变色性能的检测，但是由于两种材料混合对电学光学性能的影响，使得该器件无法同时充分发挥电致变色和热致变色功能来满足热控制需求。

发明内容

本发明的目的在于，针对背景技术存在的缺陷，提出了一种智能热控薄膜器件。该智能热控薄膜器件将电致变发射率功能单元和热致变发射率功能单元集成在同一衬底上，且两者之间不会相互影响，解决了现有技术无法同时充分发挥电致变色和热致变功能来满足热控需求的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种智能热控薄膜器件，其特征在于，包括底层衬底，形成于底层衬底之上的热致变发射率层，形成于底层衬底之上、未覆盖热致变发射率层区域的电致变发射率功能单元，所述电致变发射率功能单元包括依次设置的铝箔、离子存储层、对电极、吸附电解质的有机滤膜、工作电极、电致变发射率薄膜、封装层，所述铝箔与底层衬底紧密贴合。