[发明专利]具有防护功能的有色薄膜结构及制备方法和应用

说明书

本发明提供了具有防护功能的有色薄膜结构的制备方法，包括：设计薄膜结构为：(ML)^p2(HL)^p1H(LH)^p1(LM)^p2或者(ML)^p2(HL)^p1HLH(LH)^p1(LM)^p2；对M和L的厚度进行优化设计；根据薄膜结构所要呈现出的环境颜色调整每一层的光学厚度，对可见光波段光谱分布进行调制；根据设计结果确定出制备薄膜结构所需的结构参数；以表面平整物体作为基底，放置于成膜设备腔体中，接着生长一层脱膜剂于基底上；根据结构参数生长薄膜结构的第一层、第二层……直到最后一层；使用脱膜剂对应的溶剂将脱膜剂溶解，使薄膜结构脱落。本发明还提供具有防护功能的有色薄膜结构和应用，具有隐身和防护功能。

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其是涉及具有防护功能的有色薄膜 结构及制备方法和应用。

背景技术

目前，国外激光武器的发展趋势：一是研制开发高功率短波长固体激 光器。高功率(高能)固体激光器以其峰值功率高、结构紧凑等特点,在民 用(如工业激光材料加工、切割、热处理)、军用(如测距、激光雷达、光 电对抗)和空间通信等方面具有重要的应用前景。高能激光武器具有传播 速度高、转移火力快、发射无后坐力、发射精度高、杀伤威力大、抗干扰 能力强等特点成为飞行器等各类武器装的致命杀手。二是继续研制开发化 学激光武器。在各类激光器中，化学激光武器连续平均功率最高，最高达 兆瓦级。如1.315μm的氧化碘(IO)、2.7μm的氟化氢(HF)及3.8μm的氟 化氘(DF)激光器。

随着高能激光武器逐渐进入实战应用阶段，激光防护技术研究备受关 注。激光防护薄膜是研究的一个重要方向，激光防护薄膜是指利用材料本 身精细的纳米薄膜结构使光发生干涉、衍射、吸收等光学原理实现对特定 波长的高反射率，减少对激光能量的吸收，从而起到防护效果。与传统的 单一材料的激光防护涂层相比，激光防护薄膜反射率更高，目前已广泛应 用于卫星、飞机等高科技设备的光电探测器表面，进行窗口防护，基于光 学干涉多层膜技术，光谱性能优良。但是由于制备工艺限制，目前主要使 用于球面、平面规整光学元器件，不适合在异形表面或大型无人机设备的 表面防护。

无人机、坦克等异形表面的激光防护涂层主要采用刷涂或者喷涂的方 式进行制备。等离子喷涂技术使用的等离子焰流温度高，热量相对集中， 能够熔化绝大多数高熔点和高硬度的粉末材料，被广泛应用于涂层的制 备，但是等离子喷涂需要高温加热熔化材料，使之附着在基板上，制备过 程中会改变材料原有的形状大小和物理光学性质，涂层的表面粗糙度往往 较大，反射率普遍较低。而刷涂作为一种常温涂层制备方式，往往可以最大程度保留分散质颗粒的光学性能，在涂层制备领域也得到了广泛的应 用。为了解决涂层材料反射率低的问题，研究人员对大量的材料进行研 究，比如无机粒子填充聚苯并恶嗪涂层、高反射陶瓷颗粒增强环氧树脂复 合涂层、La_1-xSr_xTiO_3+δ高反射涂层等涂层结构，这些涂层反射率显著提 高，但是依旧达不到光学多层反射薄膜的反射率指标。

隐身技术也可以被称作低可探测技术或隐形技术，该技术可通过各种 隐身手段实现自身可探测特征信号的降低，以此降低被敌方探测系统跟 踪、侦查的概率，提高飞机、坦克等军事设备的战场生存能力。可见光隐 身技术也被称作视频隐身技术，该技术属于隐身技术的分支，主要用于实 现自身可见光信号的减小，敌方光学探测设备发现自身的概率可基于可见 光隐身技术的应用实现大幅降低。

可见光隐身和抗高能激光是军事无人机和坦克等军事设备在战场中长 久存活的关键因素，但是目前还未看到将可见光隐身和异形激光防护相结 合的技术。