本发明属于功能复合薄膜领域，尤其涉及一种光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜及其制备方法。
背景技术：
1、在当今软机器人，智能系统与可编程控制的快速发展下，为了适应各种复杂环境，往往需要设计出能拥有各种响应方式的执行器，将环境刺激转化为机械工作。而光响应作为对环境条件要求极低的一种方式会经常被选作重点研究。通过结构设计，本发明制备出一种在可见光下有着高透过率的光编程伪装薄膜。在现有的通过热管理进行红外伪装的材料往往自身会呈现成黑色或者不透明的性能，这将对被伪装的事物产生影响，甚至妨碍事物本身的使用。如果伪装材料本身在可见光波长有着较高的吸收率，无法做到对伪装材料自身的伪装，产生本末倒置的效果，因此透明可编程红外伪装复合薄膜的开发对红外伪装的领域是非常必要的。
2、目前透明薄膜、光编程薄膜与可红外伪装薄膜分别有报道，但集成三种性能的复合薄膜尚未见报道。现有技术为了增强聚合物薄膜的性能，采用将贵金属颗粒(如金纳米粒子、银纳米粒子等)或碳材料(如石墨烯、碳纳米管等)加入其中。然而，贵金属复合薄膜的制造成本较高，而碳基复合薄膜的工艺也较为复杂。为了达到良好的红外伪装效果，这两种方案通常需要添加大量的填料，但是填料加入后薄膜就无法保持透明状态，并且会导致薄膜的柔性降低。公开号为cn114525002a的中国专利文献公开了一种液态金属功能复合薄膜及其制备方法，该技术方案制得的复合薄膜虽然同时具有优异的光热转化性能和电磁屏蔽性能，但无法赋予薄膜优异的红外伪装效果，高度的透明性与光编程的能力。
技术实现思路
1、本发明的目的之一是提供一种光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜，该复合薄膜在为物体提供优异的热管理红外伪装的效果时，薄膜自身在可见光波段下有着高透过率、填料的低填充率和可控光编程能力，在可见光伪装，动态红外隐身与可控光编程也有着极好的应用场景。
2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜，该复合薄膜的总厚度为20-40μm，结构上包括透明聚酰亚胺层和填充层，所述透明聚酰亚胺层的厚度为10-20μm，成分为透明聚酰亚胺；所述填充层的厚度为10-20μm，基体为透明聚酰亚胺，内部镶嵌有填料，所述填料在复合薄膜中的填充比例为1wt％-10wt％；所述填料为壳层包覆的液态金属小球，所述壳层的材料为聚多巴胺、氮化碳和氧化石墨烯中的一种，厚度为10-30nm，所述液态金属小球的粒径为200nm-600nm。
3、作为光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜进一步的改进：
4、优选的，所述液态金属为镓、镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或两种及以上的组合。
5、本发明的目的之二是提供一种上述光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：
6、s1、通过制膜方式将透明聚酰亚胺前驱体溶液制成薄膜，然后在50-70℃下蒸发1-3h预固化，形成透明聚酰胺酸薄膜，厚度为10-20μm；
7、s2、将液态金属均匀分散在含有壳层材料的溶液中，超声条件下将液态金属分散成粒径为200nm-600nm的小球，使壳层材料均匀地包覆在液态金属小球的表面，包覆厚度为10-30nm，得到壳层包覆的液态金属小球；
8、将壳层包覆的液态金属小球加入透明聚酰亚胺前驱体溶液中，得到壳层包覆的液态金属-聚酰亚胺前驱体悬浮液；
9、s3、将壳层包覆的液态金属-聚酰亚胺前驱体悬浮液涂布于步骤s1的透明聚酰胺酸薄膜上，涂布厚度为10-20μm，再置于150-300℃下亚胺化处理3-8h，制得光驱动可编程透明复合薄膜。
10、作为光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜的制备方法进一步改进：
11、优选的，步骤s1中所述液态金属通过超声进行破碎分散，超声分散的功率为8ghz-10ghz，时间为30min-60min。
12、优选的，步骤s3中所述制膜方式为喷涂、旋涂、平板流延与平板涂布中的一种或两种以上的组合。
13、优选的，所述透明聚酰亚胺前驱体溶液由聚酰亚胺前驱体浆料和n,n-二甲基乙酰胺按照8:1的体积比混合而成，所述聚酰亚胺前驱体浆料的固含量为20-25％。
14、本发明相比现有技术的有益效果在于：
15、(1)相较于传统的光热材料，液态金属作为填料具有更低的成本优势，而不需要使用贵金属纳米颗粒。与碳材料相比，液态金属复合薄膜的制造工艺更加简单。可以通过超声或其他分散方法一步制备经表面改性的液态金属-高分子溶液或液态金属-高分子前驱体溶液。液态金属填料以液滴的形式分散在复合薄膜中，其表面壳层与液态金属形成核壳结构，有助于在聚合物溶液或聚合物前驱体溶液中分散液态金属，并可以缩小液态金属的粒径和防止液态金属的泄露。制备工艺成本低，方法简单，功能可调，适合批量生产。
16、(2)与传统透明材料相比，本申请不仅在不影响材料本身在可见光的透明度上，而且使材料具有优异的光热效果。这种光热效果为红外伪装提供了条件，并且可伪装的温度范围较大20℃-400℃。分层结构的设计，下层致密的高分子层赋予薄膜更好的力学性能，上层壳层覆盖液态金属-高分子复合层则发挥了液态金属功能复合薄膜的优势，壳层的存在缩小了液态金属的粒径也隔绝液态金属与高分子层的直接接触。缩小的液态金属粒径可以使填料在低填充量的情况下发挥出高光热作用；隔绝液态金属与高分子层的直接接触可以避免液态金属对聚合物的成膜产生抑制效果。
17、(3)本发明的透明可编程红外伪装复合薄膜在可见光下的透过率为80％-100％；当填料含量为1％-10％时，可见光透过率高达90％-82％，在激光的照射下，薄膜可以实现光控形态编程，在0.5w-2w红外激光下可弯曲19.54°-81.20°。
1.一种光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜，其特征在于，该复合薄膜的总厚度为20-40μm，结构上包括透明聚酰亚胺层和填充层，所述透明聚酰亚胺层的厚度为10-20μm，成分为透明聚酰亚胺；所述填充层的厚度为10-20μm，基体为透明聚酰亚胺，内部镶嵌有填料，所述填料在复合薄膜中的填充比例为1wt％-10wt％；所述填料为壳层包覆的液态金属小球，所述壳层的材料为聚多巴胺、氮化碳和氧化石墨烯中的一种，厚度为10-30nm，所述液态金属小球的粒径为200nm-600nm。
2.根据权利要求1所述的光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜，其特征在于，所述液态金属为镓、镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或两种及以上的组合。
3.一种权利要求1或2所述的光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述液态金属通过超声进行破碎分散，超声分散的功率为8ghz-10 ghz，时间为30min-60min。
5.根据权利要求3所述的光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述制膜方式为喷涂、旋涂、平板流延与平板涂布中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求3所述的光驱动可编程透明红外伪装复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述透明聚酰亚胺前驱体溶液由聚酰亚胺前驱体浆料和n,n-二甲基乙酰胺按照8:1的体积比混合而成，所述聚酰亚胺前驱体浆料的固含量为20-25％。
