一种兼顾红外调控和储能特性的器件

本发明属于红外调控和储能，具体涉及一种兼顾红外调控和储能特性的器件。

背景技术：

1、电致变红外发射率器件因其具有红外发射率可调可控的特点而受到热控、伪装等领域的广泛关注。传统的电致变红外发射率器件的原理是在外加电场的作用下，电致变红外发射率材料的物理性质随着离子的嵌入或脱出，使其物理性质发生稳定且可逆的变化，从而实现对器件红外发射率的调控。在这个过程中存在电能与化学能的转化，因此器件还可以兼具储能特性。

2、经对现有文献和专利检索发现，目前已有采用聚苯胺等电致变红外材料与具有较高离子储存性质且电极电势差较大的电极材料相连，实现发射率调控和储能同时兼顾的一体化器件。例如，已有报道(王义.基于聚苯胺类材料的反射型电致变色多功能薄膜器件研究[d].电子科技大学,2022、electrochimica acta,2022,435:141274等)采用聚苯胺类材料作为电致变红外电极，锌作为对电极，组装的兼顾发射率调控和储能的一体化器件。随着充放电的进行，电解质中的锌离子可逆的嵌入/脱出到聚苯胺类材料中，使得其红外特性和电量同时随着锌离子的嵌入量的变化而变化，如图1所示，从而实现兼顾电致变红外与储能的器件。然而，这种器件结构无法实现红外调节与电能存储解耦分离使用的功能，即红外特性会随着器件的电量的变化而变化。因此，需要开发一种新型的电致变红外的器件结构，实现储能特性与红外特性分离使用的效果，这将对航天航空和军事侦察领域具有重要的研究价值和应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种兼顾红外调控和储能特性的器件，实现红外调控与储能特性相解耦的功能。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种兼顾红外调控和储能特性的器件，包括自下而上依次叠加的第一透红外pe(聚乙烯)膜、储锌电极、凝胶电解质层、导电金属网层和第二透红外pe膜层；

4、通过对储锌电极和导电金属网层施加不同高低电平，实现器件上层的红外调控；在器件上层的红外特性表现为低发射率状态时，通过将储锌电极和导电金属网层作为外接负载的电极，实现对外接负载的供电，具有能源存储功能。

5、进一步地，所述储锌电极为znmn2o4电极、zn0.25v2o5·h2o电极、zn3v2o7·2h2o电极、zn3[fe(cn)6]2电极中的一种。

6、进一步地，所述导电金属网层的金属丝直径在1～100μm之间，目数为5～50目。

7、进一步地，所述导电金属网层的材料为金、银、铜、铁、镍、钨中的一种或几种金属构成的合金。

8、进一步地，通过将聚合物材料的小分子溶于溶剂中，与锌盐加热聚合，经冷却塑性后制得凝胶电解质层；其中，聚合物材料与锌盐的质量比为1:(0.5～5)。

9、进一步地，所述聚合物材料的红外发射率比锌金属高，具体为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、明胶中的一种或几种；所述溶剂为去离子水或n-甲基吡咯烷酮。

10、进一步地，所述锌盐为硫酸锌、高氯酸锌、乙酸锌、硝酸锌、氯化锌、双(三氟甲基磺酰)亚胺锌、三氟甲基磺酸锌、四氟硼酸锌及其水合物中的一种或几种。

11、进一步地，所述凝胶电解质层的厚度为0.1～1cm。

12、进一步地，红外调控时，高电平和低电平之间的电势差范围为0.5v～2v。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

14、本发明提供了一种兼顾红外调控和储能特性的器件，创造性地将锌金属在导电金属网层上的可逆沉积过程，作为红外发射率调控和锌基储能电池的共用电极，实现了红外发射率的调节与储能特性解耦的功能；在器件放电过程中，由于覆盖的锌金属具有一定的厚度，在电量的释放过程中发射率不会随着器件剩余电量的减少而同时改变，进而大大提高了红外调控与储能一体化器件的实用性。

技术特征：

1.一种兼顾红外调控和储能特性的器件，其特征在于，包括自下而上依次叠加的第一透红外pe膜、储锌电极、凝胶电解质层、导电金属网层和第二透红外pe膜层；

2.根据权利要求1所述兼顾红外调控和储能特性的器件，其特征在于，所述储锌电极为znmn2o4电极、zn0.25v2o5·h2o电极、zn3v2o7·2h2o电极、zn3[fe(cn)6]2电极中的一种。

3.根据权利要求1所述兼顾红外调控和储能特性的器件，其特征在于，所述导电金属网层的材料为金、银、铜、铁、镍、钨中的一种或几种金属构成的合金。

4.根据权利要求1所述兼顾红外调控和储能特性的器件，其特征在于，通过将聚合物材料的小分子溶于溶剂中，与锌盐加热聚合，经冷却塑性后制得凝胶电解质层；其中，聚合物材料与锌盐的质量比为1:(0.5～5)。

5.根据权利要求4所述兼顾红外调控和储能特性的器件，其特征在于，所述聚合物材料具体为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、明胶中的一种或几种；所述溶剂为去离子水或n-甲基吡咯烷酮。

6.根据权利要求4所述兼顾红外调控和储能特性的器件，其特征在于，所述锌盐为硫酸锌、高氯酸锌、乙酸锌、硝酸锌、氯化锌、双(三氟甲基磺酰)亚胺锌、三氟甲基磺酸锌、四氟硼酸锌及其水合物中的一种或几种。

技术总结
本发明公开了一种兼顾红外调控和储能特性的器件，属于红外调控和储能技术领域，包括自下而上依次叠加的第一透红外PE膜、储锌电极、凝胶电解质层、导电金属网层和第二透红外PE膜层；通过对储锌电极和导电金属网层施加不同高低电平，实现器件上层的红外调控；在器件上层的红外特性表现为低发射率状态时，通过将储锌电极和导电金属网层作为外接负载的电极，实现对外接负载的供电，具有能源存储功能。本发明利用锌金属在导电金属网层上的可逆沉积过程，实现红外发射率的调节与储能特性解耦的功能；在放电过程中发射率不会随着器件剩余电量的减少而同时改变，大大提高红外调控与储能一体化器件的实用性。

技术研发人员：袁俊榆,贾春阳,万中全,王能泽
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15