电致变红外热辐射调控器件研究进展

航天器在轨运行时,面对复杂多变的外部热流环境以及内部热耗的显著差异,确保航天器各个功能部件满足预定温控要求,对其热控系统提出了更高的挑战。然而,传统的温度调控技术存在能耗大以及器件机械结构复杂的缺点,不适用于目前热辐射调控领域轻质化和低能耗的需求,因此,发射率的动态调控成为红外热辐射调控技术研究的热点。为了探讨基于电致变发射率材料构建的热辐射调控器件在航天器智能热控等领域的实际应用价值,本文介绍基于二维材料、金属氧化物、导电聚合物以及金属等材料的电致变红外热辐射器件的工作原理以及研究进展。预测未来器件将进一步向大面积、多波段兼容方向发展,从而保证对未来复杂环境的适应性以及可靠性。

基于PANI薄膜和Li^(+)电解质的高光学调节性、循环稳定性的红外可变发射率器件

基于电致变色聚苯胺(PANI)薄膜的红外可变发射率器件(IR-VED)在航天器智能热控等领域中具有广阔的应用前景。目前一些研究通过优化PANI薄膜的性能获得了具有优异发射率调节能力的IR-VED。电解质作为器件的重要组成部分也直接影响其性能。然而,关于电解质对IR-VED性能影响的研究少有报道,尤其是对IR调节性能的影响。为了获得高性能的器件,研究了PANI膜在三种常用Li+电解质中循环时的电化学行为和光学调节性能。结果表明,不同电解质不仅对PANI的氧化还原行为、响应速率具有很大影响,对其IR发射率调节能力也有显著影响。基于优选的锂盐,制备了具有良好导电性能和机械完整性的电解质膜用于IR-VED组装。所制备的柔性IR-VED具有快速的响应(~10 s)。此外,该器件在2.5~25μm、3~5μm和8~14μm的波长范围内分别实现了0.39、0.36和0.46的高IR发射率变化。更重要的是,IR-VED在经过2000次电化学循环后显示出卓越的IR调节稳定性,表明该器件在动态IR调节领域中有良好的应用前景。