本发明属于红外输出技术领域，具体地涉及一种红外加密通讯器件。
背景技术：
随着社会的发展，人类对能源的依赖性越来越高，但随着化石能源的逐步消耗，能源的成本越来越高，为此人类生活生产活动中对能源的更高效利用迫在眉睫。同时，人们对生产生活的品质要求越来越高，相同能源条件下，舒适性成为了首选。
目前，加密系统通常为数字加密或者化学加密，且被广泛研究和接收，因此其保密安全性相对较差。为此寻求一种额外的通讯载体。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种红外加密通讯器件，该红外加密通讯器件具有多重保密方案，并通过合理设计红外涂料的材料堆叠结构实现了红外稳定辐射，为保密通讯提供了稳定的通讯载体，将其喷涂于导电层表面，可以同时实现低成本制备、强环境稳定性、以及多重加密方式等优点。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种红外加密通讯器件，所述红外加密通讯器件由红外发射组件、多波段过滤系统、光谱仪以及电信号符号转变系统组成，所述红外发射组件发射红外光，经过多波段过滤系统得到单一波段光源，经光谱仪识别后得到对应的波长和波段强度，最终经过电信号符号转变系统识别成相应的符号。其中，所述红外发射组件由导电层和红外发射涂层构成；所述红外发射涂层通过离心旋涂层层组装于导电层表面。所述红外发射涂层以聚硅酸盐层作为底层绝缘层和反射层；碳化硅层作为中间层兼绝缘层，可石墨化高分子层作为上层兼铆钉固定层，球形石墨烯贯穿底层、中间层、上层组成的三层结构。所述球形石墨烯尺寸为4-8μm，由底层、中间层和上层组成的三层结构的总厚度不超过球形石墨烯尺寸的1/4；上层的厚度小于20nm。
进一步地，所述多波段过滤系统为窄带通半导体过滤材料；所述光谱仪为光谱探测仪；所述电信号符号转变系统是将电信号转换成固定识别的数字或者英文符号。
进一步地，所述可石墨化高分子层由可石墨化高分子构成，所述可石墨化高分子选自分子量为4000-8000的聚酰亚胺、沥青、或聚丙烯腈。
进一步地，所述聚硅酸盐层为长石(k2o·al2o3·6sio2)层、云母(k2o·2al2o3·6sio2·2h2o)层、高岭土(al2o3·2sio2·22h2o)层、沸石(na2o·al2o3·3sio2·22h2o)层或石榴石(3cao·al2o3·3sio2)层。
进一步地，所述碳化硅层由超支化碳硅烷构成，其分子量小于4000，支化度为1.4-1.8。
进一步地，所述红外发射组件的制备方法为：将1重量份球形石墨烯、0.02-0.07重量份可石墨化高分子低聚物、2-4重量份聚铝硅酸盐、1-2重量份超支化碳硅烷以及0.03-0.2份过氧化物交联剂混合均匀，离心喷涂于导电层表面，紫外固化后，进行加热定型，得到红外发射组件。所述紫外固化的温度为60-120℃，时间为1-6h。
进一步地，所述过氧化物交联剂包括但不限于：过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酸、2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧基)己烷。
进一步地，所述球形石墨烯是由浓度为0.1mg/ml-1mg/ml的氧化石墨烯溶液喷雾而成，并经过化学还原和1600-2000℃热处理0.1-4小时后得到。所述球形石墨烯的id/ig值不高于0.03，壁厚小于4个原子层。
进一步地，所述离心的离心力范围为2000-4000rcf。
进一步地，所述加热定型的具体方法为：在0-250℃下，升温速度小于5℃/min，控制保温1-2h；然后升温到500℃，升温速度小于5℃/min，控温保持1-2h；然后快速升温到1300℃，升温速度大于50℃/min，控温保持1-5min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：其一，本发明利用离心喷涂的方式，根据材料密度不同实现了涂层材料的层层定向组装，并最终实现了稳定的红外输出；其二，聚铝硅酸盐层起到了隔绝导电发热材料的作用，一方面保护导电发热材料，隔绝外界的破坏作用以及漏电现象，增强安全性；另一方面将热量传递给高辐射的碳化硅层。碳化硅层一方面起到绝缘的作用，保护导电发热材料，另一方面，将热量用辐射的形式向外界快速散发。可石墨化高分子层实为可碳化纳米薄膜，链接球形石墨烯和碳化硅起到铆钉的作用；球形石墨烯有三个作用：其一，将热从界面引导而出，到高比表面积球形石墨烯上，其二，球形石墨烯具有高辐射率，快速高效辐射热量，极大增强碳化硅的辐射效果。
石墨烯球和三层结构的厚度设计，尽可能减弱了界面层的热阻效应，同时增加石墨烯球作为散热主体的地位，提高辐射、对流以及热传导效果。上层的厚度小于20nm，在起到铆钉作用的同时，对碳化硅辐射层没有过多的热阻效应。因此，该红外发射组件具有节能、高辐射、均匀的特点。同时，因为是加密通讯器件的原因，其辐射波长广、强度可调、时间功率可调，因此可以进行多重加密，确保信息传递的保密性例如时间加密，特定的时间用特定的加密密码；例如对特定波长进行数字编码，每次通讯选用波长可以和时间进行特定编码；例如可以对特定波长的强度进行编码，每种波长的编码方式还可以和时间进行特定编码；以上所有编码可以再根据其他书籍或者现有编码方式进行二次编码。最特别的是，因为红外发射组件制备简单方便，可以设定成阵列方式进行多级传输，每个元素编码方式可以不同，极大的增加密码破译的难度。
具体实施方式
为了使本发明的目的和效果变得更加明白，下面结合具体实施例进一步详述本发明。
实施例1
本发明提供了一种红外加密通讯器件，所述红外加密通讯器件由红外发射组件、多波段过滤系统、光谱仪以及电信号符号转变系统组成，所述红外发射组件发射红外光，经过多波段过滤系统得到单一波段光源，经光谱仪识别后得到对应的波长和波段强度，最终经过电信号符号转变系统识别成相应的符号。所述多波段过滤系统为窄带通半导体过滤材料；所述光谱仪为光谱探测仪；所述电信号符号转变系统是将电信号转换成固定识别的数字或者英文符号。所述红外发射组件由导电层和红外发射涂层构成；所述红外发射涂层通过离心旋涂层层组装于导电层表面，所述红外发射组件的具体制备过程为：
(1)将浓度为0.1mg/ml的氧化石墨烯溶液在200℃下进行喷雾处理，并经过hi在80℃下还原8h，1600摄氏度还原4h，制备得到球形石墨烯。
经扫描电镜检测证明最终获得球形石墨烯，经拉曼检测检测，该球形石墨烯的id/ig值为0.02，且其尺度为4μm,球形石墨烯壁厚为2个原子层。
(2)取上述1重量份球形石墨烯和0.02重量份分子量为4000的聚酰亚胺、2重量份长石纳米粉、1重量份分子量为3800、支化度为1.4的超支化碳硅烷以及0.03重量份过氧化二异丙苯混合均匀，得到红外涂料。
(3)将步骤(2)获得的红外涂料离心喷涂于导电层表面，设置离心的离心力为2000rcf，并同时经紫外固化，紫外固化的温度为60℃，时间为6h。
(4)随后采用加热定型工艺:在250℃下，升温速度为4℃/min，控制保温1h；然后升温到500℃，升温速度为3℃/min，控温保持1h；然后升温到1300℃，升温速度为53℃/min，控温保持1min，得到红外发射组件。
经上述方法制备得到的红外发射组件的结构具体为：以聚硅酸盐层作为底层绝缘层和和反射层；碳化硅层作为中间层兼绝缘层，可石墨化高分子层作为上层兼铆钉固定层，球形石墨烯贯穿底层、中间层、上层组成的三层结构。由底层、中间层和上层组成的三层结构的总厚度为球形石墨烯尺寸的1/4；上层的厚度为18nm。
将此红外发射组件进行组装，获得红外加密通讯器件，设定多波段过滤系统中可通过的红外光波长为1μm，2μm……10μm，电信号符号转变系统中分别对应数字0，1，2，3，4，5，6，7，8，9。设定传输距离和特定天气后，对其中1μm波(选用1μm窄带通滤光片)强度进行划分，为26个等级，分别为a,b,c,d,e,f………z。接下来便可以进行信号传输，保证了信号传输的保密性。
实施例2
本发明提供了一种红外加密通讯器件，所述红外加密通讯器件由红外发射组件、多波段过滤系统、光谱仪以及电信号符号转变系统组成，所述红外发射组件发射红外光，经过多波段过滤系统得到单一波段光源，经光谱仪识别后得到对应的波长和波段强度，最终经过电信号符号转变系统识别成相应的符号。所述多波段过滤系统为窄带通半导体过滤材料；所述光谱仪为光谱探测仪；所述电信号符号转变系统是将电信号转换成固定识别的数字或者英文符号。所述红外发射组件由导电层和红外发射涂层构成；所述红外发射涂层通过离心旋涂层层组装于导电层表面，所述红外发射组件的具体制备过程为：
(1)将浓度为1mg/ml氧化石墨烯溶液在180℃下进行喷雾处理，并经过hi在100℃下还原2h，2000摄氏度还原0.1h，制备得到球形石墨烯。
经sem检测证明最终获得球形高褶皱石墨烯，经拉曼检测，该球形石墨烯的id/ig值为0.01，且其尺度为8μm,球形石墨烯壁厚为3个原子层。
(2)取上述1重量份球形石墨烯和0.07重量份分子量为8000的沥青、4重量份云母纳米粉、2重量份分子量为3000、支化度为1.8的超支化碳硅烷以及0.2重量份过氧化苯甲酸混合均匀，得到红外涂料。
(3)将步骤(2)获得的混合涂料离心喷涂于导电层表面，设置离心的离心力为4000rcf，并同时经紫外固化，紫外固化的温度为120℃，时间为1h。
(4)随后采用加热定型工艺：在0℃下，升温速度为4℃/min，控制保温2h；然后升温到500℃，升温速度为3℃/min，控温保持2h；然后升温到1300℃，升温速度为55℃/min，控温保持5min，得到红外发射组件。
经上述方法制备得到的红外发射组件的结构具体为：以聚硅酸盐层作为底层绝缘层和和反射层；碳化硅层作为中间层兼绝缘层，可石墨化高分子层作为上层兼铆钉固定层，球形石墨烯贯穿底层、中间层、上层组成的三层结构。由底层、中间层和上层组成的三层结构的总厚度为球形石墨烯尺寸的0.2；上层的厚度位16nm。
将此红外发射组件进行组装，获得红外加密通讯器件，设定多波段过滤系统中可通过的红外光波长为1μm，2μm……10μm，电信号符号转变系统中分别对应数字9，0，8，7，6，5，4，3，2，1。设定传输距离和特定天气后，对其中9μm波(选用9μm窄带通滤光片)强度进行划分，为26个等级，分别为a,b,c,d,e,f………z。接下来便可以进行信号传输，保证了信号传输的保密性。
实施例3
本发明提供了一种红外加密通讯器件，所述红外加密通讯器件由红外发射组件、多波段过滤系统、光谱仪以及电信号符号转变系统组成，所述红外发射组件发射红外光，经过多波段过滤系统得到单一波段光源，经光谱仪识别后得到对应的波长和波段强度，最终经过电信号符号转变系统识别成相应的符号。所述多波段过滤系统为窄带通半导体过滤材料；所述光谱仪为光谱探测仪；所述电信号符号转变系统是将电信号转换成固定识别的数字或者英文符号。所述红外发射组件由导电层和红外发射涂层构成；所述红外发射涂层通过离心旋涂层层组装于导电层表面，所述红外发射组件的具体制备过程为：
(1)将浓度为0.1mg/ml的氧化石墨烯在220℃下进行喷雾处理，并经过hi在90℃下还原4h，2000摄氏度还原0.1h，制备得到球形石墨烯。
经sem检测证明最终获得多褶皱球形石墨烯，经拉曼检测，该球形石墨烯的id/ig值为0.01，且其尺度为6μm,球形石墨烯壁厚为3个原子层。
(2)取上述1重量份球形石墨烯和0.04重量份分子量为8000的聚丙烯腈、3重量份高岭土纳米粉、1.5重量份分子量为2000、支化度为1.6的超支化碳硅烷以及0.1重量份2,5-二甲基-2,5双(叔丁基过氧基)己烷混合均匀，得到红外涂料。
(3)将步骤(2)获得的红外涂料离心喷涂于导电层表面，设置离心的离心力为4000rcf，并同时经紫外固化，紫外固化的温度为120℃，时间为2h。
(4)随后采用加热定型工艺：在250℃下，升温速度为2℃/min，控制保温1h；然后升温到500℃，升温速度为4.5℃/min，控温保持2h；然后升温到1300℃，升温速度为60℃/min，控温保持2min，得到红外发射组件。
经上述方法制备得到的红外发射组件的结构具体为：以聚硅酸盐层作为底层绝缘层和和反射层；碳化硅层作为中间层兼绝缘层，可石墨化高分子层作为上层兼铆钉固定层，球形石墨烯贯穿底层、中间层、上层组成的三层结构。由底层、中间层和上层组成的三层结构的总厚度位球形石墨烯尺寸的0.1；上层的厚度为15nm。
将此红外发射组件进行组装，获得红外加密通讯器件，设定多波段过滤系统中可通过的红外光波长为1μm，2μm……10μm，电信号符号转变系统中分别对应数字3，1，4，2，6，5，9，7，0，8。设定传输距离和特定天气后，对其中4μm波(选用4μm窄带通滤光片)强度进行划分，为26个等级，分别为q,w,e,r,t,y,u,i,o,p,a,s,d,f,g,h,j,k,l,z,x,c,v,b,n,m。接下来便可以进行信号传输，保证了信号传输的保密性。
实施例4
本发明提供了一种红外加密通讯器件，所述红外加密通讯器件由红外发射组件、多波段过滤系统、光谱仪以及电信号符号转变系统组成，所述红外发射组件发射红外光，经过多波段过滤系统得到单一波段光源，经光谱仪识别后得到对应的波长和波段强度，最终经过电信号符号转变系统识别成相应的符号。所述多波段过滤系统为窄带通半导体过滤材料；所述光谱仪为光谱探测仪；所述电信号符号转变系统是将电信号转换成固定识别的数字或者英文符号。所述红外发射组件由导电层和红外发射涂层构成；所述红外发射涂层通过离心旋涂层层组装于导电层表面，所述红外发射组件的具体制备过程为：
(1)将浓度为0.4mg/ml的氧化石墨烯在300℃下进行喷雾处理，并经过hi在90℃下还原5h，1800摄氏度还原4h，制备得到球形石墨烯。
经sem检测证明最终获得多褶皱球形石墨烯，经拉曼检测，该球形石墨烯的id/ig值为0.02，且其尺度为5μm,球形石墨烯壁厚为2个原子层。
(2)取上述1重量份球形石墨烯和0.07重量份分子量为5000的聚丙烯腈、2重量份石榴石纳米粉、2重量份分子量为2000、支化度为1.5的超支化碳硅烷以及0.036重量份过氧化甲乙酮混合均匀，得到红外涂料。
(3)将步骤(2)获得的红外涂料离心喷涂于导电层表面，设置离心的离心力为6000rcf，并同时经紫外固化，紫外固化的温度为80℃，时间为4h。
(4)随后采用加热定型工艺：在250℃下，升温速度为4℃/min，控制保温1h；然后升温到500℃，升温速度为3℃/min，控温保持1h；然后升温到1300℃，升温速度为55℃/min，控温保持5min，得到红外发射组件。
经上述方法制备得到的红外发射组件的结构具体为：以聚硅酸盐层作为底层绝缘层和和反射层；碳化硅层作为中间层兼绝缘层，可石墨化高分子层作为上层兼铆钉固定层，球形石墨烯贯穿底层、中间层、上层组成的三层结构。由底层、中间层和上层组成的三层结构的总厚度为球形石墨烯尺寸的1/4；上层的厚度为18nm。
将此红外发射组件进行组装，获得红外加密通讯器件，设定多波段过滤系统中可通过的红外光波长为1μm，2μm……10μm，电信号符号转变系统中分别对应数字3，1，4，2，6，5，9，7，0，8。设定传输距离和特定天气后，对其中4μm波(选用4μm窄带通滤光片)强度进行划分，为26个等级，分别为z,a,q,w,s,x,c,d,e,r,f,v,b,g,t,y,h,n,m,j,u,i,k,l,o,p。接下来便可以进行信号传输，保证了信号传输的保密性。