一种平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃的制作方法

本发明涉及镀膜玻璃，特别涉及一种平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃。

背景技术：

1、随着航天卫星技术的快速发展，太空环境中强烈的红外辐射（尤其是远红外）、高能粒子及紫外线等对卫星用发电玻璃等光学器件的性能和寿命构成了严峻挑战。传统镀膜玻璃通常采用单一、固定的红外反射或吸收结构，难以在复杂多变的太空环境中实现动态、自主的热控管理。特别是，炙热的光线和有害射线会加速材料老化甚至损毁器件，因此，开发具备自主调控能力的红外反射/吸收玻璃已成为当前研究的热点。

2、现有技术中已有多种多层膜镀膜玻璃方案。例如，中国专利cn106746734a公开了一种高红外反射镀膜玻璃，其结构包括玻璃基板上依次设置的ito层、nb2o5层、azo层、ag层、ti层、tiox层和si3n4层。该玻璃具有较高的可见光透过率（60%以上）和红外反射率（99%以上），主要用于建筑节能领域，阻止热能透过玻璃进入室内。然而，该方案的红外反射能力是固定的，无法根据环境需求主动切换至红外吸收模式，且其设计目标是高可见光透过率，不适用于需要低可见光透过率（如屏蔽光线）的太空环境。

3、中国专利cn112987435b公开了一种柔性电致变色器件，其结构包括依次层叠的柔性透明衬底、透明电极、电致变色层、阻隔层、准固态电解质层、离子存储层等。该器件通过电致变色效应可实现可见光透过率的动态调节，主要用于柔性显示或智能窗。但其主要针对可见光波段进行调控，且器件通常要求较高的可见光透过率变化范围；同时，其并未针对红外波段进行专门设计，也未结合高反射层以实现红外反射/吸收的自主切换。

4、综上，现有技术中尚缺乏一种能够在着色态下可见光透过率极低（基本不透明）、且能够根据外部环境或内部需求主动调控红外反射强度（在强反射与强吸收之间切换）的镀膜玻璃，尤其适用于太空卫星等严酷环境下的热控和射线防护。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能够在着色态下可见光透过率极低、且能够自主调控红外反射/吸收模式的镀膜玻璃，以适应太空卫星等严酷环境下的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：本发明的一种平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃包括：平面或曲面衬底；设置于衬底一侧的电致变色调控叠层，电致变色调控叠层从靠近衬底的一侧开始，至少包括依次设置的第一透明导电膜层、电致变色膜层、电解质膜层、离子储存膜层和第二透明导电膜层；以及设置于电致变色调控叠层背离所述衬底一侧的高反射膜层；

3、其中，高反射膜层与电致变色调控叠层之间设置有介质间隔层，介质间隔层的光学厚度被配置为使电致变色膜层在褪色态下对780nm-2500nm波段的有效吸收系数k<0.1，使得该波段红外辐射穿过电致变色调控叠层后到达高反射膜层并被反射回入射侧；而当电致变色膜层在着色态下对同波段k>0.3，红外辐射在抵达高反射膜层之前被电致变色膜层吸收；

4、其中，镀膜玻璃通过施加电压改变所述电致变色膜层的着色状态，以在红外反射增强模式与红外吸收模式之间进行自主调控；且当着色态时，镀膜玻璃的可见光透过率极低，基本不透过可见光。

5、进一步地，平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃还包括设置于衬底与电致变色调控叠层之间的介质膜层、紫外隔离膜层和/或红外调控膜层；紫外隔离膜层的材料选自氧化钛、氧化锌或氧化铁中的至少一种；红外调控膜层为拉曼散射层或氧化钨层。

6、进一步地，平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃还包括设置于第二透明导电膜层与高反射膜层之间的光学调控膜层、介质钝化膜层和/或介质阻挡膜层；光学调控膜层的材料选自钛氧化物tiox、氮化硅sinx、氮氧化硅sinxoy、氧化锌znox、锌铝氧化物znalox、氧化锡snox、锌锡氧化物znsnox或铝掺杂氧化锌azo中的至少一种；介质钝化膜层的材料选自氮化钛、氮化硅或氮氧化硅中的至少一种；介质阻挡膜层用于阻挡衬底中的钠离子迁移。

7、更进一步地，平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃还包括设置于高反射膜层背离衬底一侧的耐磨加硬膜层和/或无机陶瓷保护膜层；耐磨加硬膜层的材料包括氧化硅；无机陶瓷保护膜层的材料选自氧化铝、氧化钛或氟化镁中的至少一种。

8、进一步地，高反射膜层的材料选自铝、银、金或钯中的至少一种；第一透明导电膜层和/或第二透明导电膜层的材料选自氧化铟锡ito、氟掺杂氧化锡fto或铝掺杂氧化锌azo中的至少一种；电致变色膜层的材料选自氧化钨、氧化钼、五氧化二铌或二氧化钛中的至少一种；电解质膜层为电解质层，用于传导离子；离子储存膜层的材料选自镍氧化物、铱氧化物或锰氧化物中的至少一种。

9、进一步地，平面或曲面衬底为平面或3d曲面聚合物衬底，平面或3d曲面聚合物衬底的材料选自玻璃、有机玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯pet、聚碳酸酯pc、聚甲基丙烯酸甲酯pmma或聚酰亚胺pi中的任意一种。

10、更进一步地，当施加第一电压使所述电致变色膜层处于褪色态时，所述高反射膜层主导红外反射，实现红外反射增强模式；当施加第二电压使所述电致变色膜层处于着色态时，电致变色膜层主导红外吸收，实现红外吸收模式。

11、进一步地，电致变色调控叠层与所述高反射膜层之间设置有离子迁移阻挡层，离子迁移阻挡层用于隔离两者之间的各界面；其中，电致变色器件在-65℃至+120℃的温度循环测试后，各膜层之间的结合力不低于88%。

12、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：（1）可见光屏蔽性优异：本发明的镀膜玻璃在着色态下保持极低的可见光透过率（基本不透过可见光），特别适用于太空卫星等需要屏蔽可见光及有害光线的环境。

13、（2）红外反射/吸收自主调控：通过电致变色层的可逆着色/褪色变化，结合高反射膜层的协同作用，可根据环境需求主动选择“红外反射增强模式”或“红外吸收模式”，实现对红外辐射的动态调控，有效应对太空环境中炙热光线及远红外辐射的威胁。

14、（3）多功能膜层集成：本发明同时设置紫外隔离膜层、红外调控膜层、介质阻挡层、耐磨加硬层及无机陶瓷保护层等，能够有效隔离紫外线、阻挡钠离子迁移、提高膜层耐候性和机械强度，延长器件使用寿命。

15、（4）平面或曲面：本发明可沉积于玻璃、有机玻璃及多种聚合物衬底上，并适用于平面和三维曲面结构，可满足航天器不同部件的异形表面需求。

16、（5）解决卫星热控难题：本发明为太空卫星中的发电玻璃等光学器件提供了一种全新的热控和射线防护方案，通过主动切换红外反射/吸收状态，可精确调节器件的工作温度及红外辐射载荷，提高卫星系统的可靠性和寿命。

1.一种平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃包括：

2.根据权利要求1所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃还包括设置于所述衬底与所述电致变色调控叠层之间的介质膜层、紫外隔离膜层和/或红外调控膜层；所述紫外隔离膜层的材料选自氧化钛、氧化锌或氧化铁中的至少一种；所述红外调控膜层为拉曼散射层或氧化钨层。

3.根据权利要求1所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃还包括设置于所述第二透明导电膜层与所述高反射膜层之间的光学调控膜层、介质钝化膜层和/或介质阻挡膜层；所述光学调控膜层的材料选自钛氧化物tiox、氮化硅sinx、氮氧化硅sinxoy、氧化锌znox、锌铝氧化物znalox、氧化锡snox、锌锡氧化物znsnox或铝掺杂氧化锌azo中的至少一种；所述介质钝化膜层的材料选自氮化钛、氮化硅或氮氧化硅中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃还包括设置于所述高反射膜层背离所述衬底一侧的耐磨加硬膜层和/或无机陶瓷保护膜层；所述耐磨加硬膜层的材料包括氧化硅；所述无机陶瓷保护膜层的材料选自氧化铝、氧化钛或氟化镁中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述高反射膜层的材料选自铝、银、金或钯中的至少一种；所述第一透明导电膜层和/或第二透明导电膜层的材料选自氧化铟锡ito、氟掺杂氧化锡fto或铝掺杂氧化锌azo中的至少一种；所述电致变色膜层的材料选自氧化钨、氧化钼、五氧化二铌或二氧化钛中的至少一种；所述离子储存膜层的材料选自镍氧化物、铱氧化物或锰氧化物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述平面或曲面衬底为平面或3d曲面聚合物衬底，所述平面或3d曲面聚合物衬底的材料选自玻璃、有机玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯pet、聚碳酸酯pc、聚甲基丙烯酸甲酯pmma或聚酰亚胺pi中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：当施加第一电压使所述电致变色膜层处于褪色态时，所述高反射膜层主导红外反射，实现红外反射增强模式；当施加第二电压使所述电致变色膜层处于着色态时，所述电致变色膜层主导红外吸收，实现红外吸收模式。

8.根据权利要求7所述的平曲面红外反射自主调控镀膜玻璃，其特征在于：所述电致变色调控叠层与所述高反射膜层之间设置有离子迁移阻挡层，所述离子迁移阻挡层用于隔离两者之间的各界面；其中，所述电致变色器件在-65℃至+120℃的温度循环测试后，各膜层之间的结合力不低于88%。