一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维及其制备方法

1.本发明属新型功能纤维技术领域，涉及一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维及其制备方法。


背景技术：

2.红外隐身是指降低或消除武器、单兵作战人员或目标物因自身温度与环境温度差异而产生的红外光特征信号，降低目标向周围环境及进入红外夜视仪的红外信号，使得武器装备、单兵作战人员难以被察觉、追踪、鉴别和攻击，它可有效地增强武器装备的防突性能和单兵作战人员的生存能力，是现代军事领域重要的取胜和克敌技术手段。
3.目前美军夜视仪的装备数量和水平已发展到单兵水平，具有红外侦测能力强，清晰度高等特点，赋予美军夜间作战高机动性、高命中率、低伤亡率。高性能红外隐身特种纤维的设计与制备，可以使我军迅速弥补夜战装备的技术劣势，极具实战意义。
4.当前，红外隐身技术所用体系大多以涂料形式为主，涂覆到武器装备、作战服或身体表面。隐身涂料由填料和粘合剂组成。填料的形貌结构、颗粒、含量及分散程度等均对红外反射性能有影响。由于红外隐身涂料存在与织物结合不牢、易剥离脱落、稳定性差、耐环境性能差等不足，制约红外隐身技术的发展和应用。
5.红外隐身纤维多采用熔融纺丝工艺，将低红外发射率的粉体分散到到高分子纤维中，提高了粉体与基体的粘结力、功能持久性和穿戴舒适性。由于低发射率粉体粒径小、表面能大，在熔融纺丝过程中易团聚形成大颗粒，降低其在高分子中的分散性，削弱红外隐身性能。
6.因此研究一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维及其制备方法以解决现有技术中隐身涂料与织物的界面粘接不牢导致的剥落问题、熔纺过程中功能粉体随机分散导致的红外隐身性能调控问题、现有技术制备的红外隐身纤维反射波段分散不可控、反射率低、最大反射率不可调控等导致的红外隐身性能不佳等问题。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维及其制备方法。
8.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
9.一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，具有光子带隙匹配结构；
10.光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；
11.低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；
12.低折射率聚合物基体材料的折射率为1.40～1.60，高折射率粉体的折射率为2.20～4.20。
13.作为优选的技术方案：
14.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，高折射率粉体与低折射率聚合物基体材料的折射率之差为0.60～2.80，低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为15～30，总周期的取值范围是基于制备的纤维厚度、光子晶体蒸镀工艺和理论模拟确定的最优的参数，在这个范围内，既可以避免周期过大使得纤维会变粗，导致力学性能下降的问题，又可以避免周期太小，纤维太细，不方便编织的问题。
15.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，高折射率粉体为球状粉料或片状粉料，球状粉料的粒径大于7μm，片状粉料的平均厚度为0.01～1μm，等效直径大于7μm；低折射率聚合物基体材料层的厚度为1～5μm；高折射率粉体层的厚度为1～5μm；对于红外波段8～14μm，若想使光线可以发生折射、反射，阻挡物(粉体)必须至少＞对应波长的一半，如此光线才能被粉体反射，而不会使光线直接穿过，因此粉体的直径必须＞4～7μm，为了确保光线被粉体反射，因此球状粉料的粒径和片状粉料的等效直径必须大于7μm。
16.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，低折射率聚合物基体材料为聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯腈或聚酰胺；高折射率粉体为金属硫化物、金属氧化物、金属锑化物、金属硒化物或单质。
17.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，金属硫化物为硫化锌(zns)；金属氧化物为氧化亚铜(cu2o)、三氧化二铁(fe2o3)或氧化钼(moo3)；金属锑化物为锑化铝(alsb)或锑化铟(insb)；金属硒化物为硒化锌(zns)；单质为锗(ge)或硅(si)。
18.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为20～300％，纤维强力为0.1～2cn/dtex，由其制得的织物在8～14μm的红外波段的平均反射率为26～52％。
19.本发明还提供一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，纺丝液由低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体、偶联剂和溶剂构成，溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行5～20s后停止1～10s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40～400w。超声运行时间在这个范围内，可以避免时间过小，导致粉体运动时间短，不能充分运动的问题，也可以避免时间过大，导致粉体运动停止需要的时间更长，影响加工效率的问题。超声停止时间在这个范围内，可以避免时间过小，导致粉体还处于运动的无序状态，不能及时堆叠沉积的问题；也可以避免时间过道，导致粉体完全沉积，不利于实现第二次、第三次等后续运动的问题，一次的堆叠沉积的缺陷要大于多次堆叠沉积，同时也影响加工效率。超声波的功率在这个范围内，既可以避免超声波功率过大，使粉体运动太大，太剧烈，使其从纤维中逸出，分散到凝固浴中的问题，也可以避免超声波功率过大，使凝固浴的温度升高太快，不利于固化的问题，因为温度高，高聚物分子链内聚能大，分子链运动活跃，使其冷却下来需要更多的时间，还可以避免超声波功率太小，粉体运动不充分，达到有效运动所需的时间更大的问题。
20.作为优选的技术方案：
21.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。
22.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，纺丝液中低折射率聚合物基体材料和高折射率粉体的质量比为100:5～20，质量比在这个范围内，可以避
免高折射率粉体的含量少，导致形成的层状结构有限的问题，也可以避免高折射率粉体的含量过大，使得纤维的成型能力降低，纺丝过程困难，制成的纤维中存在更多缺陷，模量和断裂伸长率降低，偶联剂的质量为高折射率粉体质量的1/10，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的10～25wt％，在这个范围内，既可以避免低折射率聚合物基体材料的含量过低，导致纺丝液太稀，纤维成纤太细容易断裂，力学性能不高的问题，又可以避免低折射率聚合物基体材料的含量过高，导致纺丝液太稠，挤出困难，也不易纺丝加工的问题。
23.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，溶质交换工序使用的凝固浴为乙醇的水溶液或盐溶液。
24.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，乙醇的水溶液中乙醇与水的体积比为1～5:1～5，加入乙醇可以加速溶质交换过程，实现双扩散，在这个范围内，既可以避免水多，酒精少，导致溶质交换过程慢的问题，又可以避免加入太多的乙醇，溶质交换太快，使得纤维固化过程中，分子链处于杂乱的状态就完成固化，从而导致纤维性能下降的问题；盐溶液为含硫酸钠和硫酸锌的水溶液，硫酸钠的浓度为400～450g/l，硫酸锌的浓度为1～5g/l，硫酸钠的浓度或硫酸锌的浓度分别在这两个范围内，既可以避免浓度过小，使得纤维固化不完全，导致形成的纤维容易被拉断，力学性能太小的问题，又可以避免浓度过大，使得固化速度太快，导致纤维在黏流状态下排列取向不好控制的问题。
25.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，具体过程为：首先将低折射率聚合物基体材料溶解或稀释在溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液，最后用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维。
26.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，计量过程中流量为0.1～0.5ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100～300目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1～2h，或者为在真空度为0.1mpa的条件下脱泡10～30min；纺丝过程中所用喷丝孔为椭圆形或长方形喷丝孔；牵伸过程中拉伸倍率为1.5～5.0倍，拉伸速度为5～50m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1～5:1～5的乙醇与水的混合液，或者为乙醇，或者为水；干燥过程中红外加热灯温度为70～90℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为25～250rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为10～55m/min。
27.如上所述的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，缠绕过程中还采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为40～80℃，压力为1～100n，热压能够提高层与层之间的结合力，提升各层的规整度；热压的温度低于材料的熔点，根据加工技术参数，只要纤维能处于黏流态，就可以实现拉伸取向，在40～80℃的范围内，既可以避免热压的温度过低，使得纤维相对处于玻璃态，受力后难以取向的问题，也可以避免热压的温度过高，导致在压力下纤维被弄断的问题；压力在这个范围内，既可以避免压力过小，起不到压扁作用的问题，又可以避免压力过大，导致纤维容易被拉断的问题。
28.本发明的原理如下：
29.基介质受到激发引起的折射率变化与吸收的变化有关，基于基础光学原理，通过kramers-kronig关系可以计算折射率分布，可以在很大的光谱范围内测量与频率相关的损耗进而得到介质的色散。由具有不同折射率的两种或两种以上的材料周期性排列而成的分
布式布拉格反射镜，其周期尺度与波长可比拟，每层厚度对应四分之一波长。当特定波长的光入射时，两材料相邻界面处均发生菲涅尔反射且反射光程差为半个波长。因此在界面处的所有反射光发生相消干涉，形成光子带隙，导致特定波长的光线无法穿过带隙，从而产生更高的反射甚至全反射。反射率是由材料的折射率差和周期决定：
[0030][0031][0032]
式中，r为分布式布拉格反射率；n0为起始介质折射率，本发明中起始介质为空气，n0取值为1；n1和n2为交替排列膜层的折射率；ns为衬底介质折射率，衬底介质指的是光线所能入射到的终止层介质；f0为光谱中心频率，光谱中心频率是指8～14μm的中间点11μm；δf0为光子带隙，光子带隙指的是无法穿过光子晶体结构的特定波长或波段的光，如图1所示，为本发明的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的红外光线调控机理示意图。n为两种不同折射率的材料n1、n2组成的总周期数，n＝1表示一层n1和一层n2堆叠，n＝2表示一层n1、一层n2、一层n1、一层n2堆叠，依次类推。
[0033]
人体辐射的红外线主要集中在9.3μm，位于红外夜视仪侦察波段内，调节人体辐射红外线波段和辐射总量对于实现夜间隐蔽性至关重要。通过纤维结构设计、功能化设计、制备得到具有光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，借助超结构形成的分布式布拉格反射镜引起的多层光子带隙效应，实现调控红外辐射的传输方式、增强向人体反射的红外反射率、减少人体向周围环境的红外辐射总量，提高作战士兵及作战工事的隐蔽性和安全性，有效降低夜间作战的伤亡。
[0034]
本发明制备的纤维具有光子带隙匹配结构，光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜，因此本发明制备的纤维可调制红外反射率和最大反射波段；光子带隙匹配结构的形成过程如下：
[0035]
在图2(a)区域，纺丝液中聚合物分子链1与粉体2处于混沌状态，杂乱无序，随着计量泵4的运转，聚合物分子链1和粉体2在流道5内开始逐步发生排列，因为与计量泵相连的推进器，或者说储料罐会有气体加压，或机械推动发生流动，流动的方向带动着分子链发生伸直、取向、排列。
[0036]
当纺丝液进入图2(b)区域时，在凝固浴中发生溶质交换过程，分子链中的溶剂向凝固浴中扩散和分子固化成纤过程中，溶剂的微流动过程提高了高折射率粉体2运动的能力，有利于堆叠排列，一方面因为溶剂交换发生的时候，是溶剂与水的交换，由于溶剂与水的相容性远大于溶剂与聚合物的相容性，溶剂会自发的转移到水环境中，导致聚合物分子链收缩，溶剂也从纤维内部跑出来，形成微孔道，由于存在微孔道和收缩，就产生了自由空间，自由空间的形成有利于高折射率粉体2运动；另一方面因为溶剂与水交换的过程是个流体扩散现象，扩散是在浓度梯度的作用下发生的，浓度梯度的存在导致纤维内部存在一个运动力，这个力使粉体发生运动。在此过程中由于纤维本身就很细小，还要受到收缩的聚合物链的影响，粉体只能在收缩后残留的自由空间内运动，无法乱跑形成混沌的状态，只能堆叠排列。由于聚合物分子链与粉体本身的柔性(刚性)的差异，其本身对超声波的响应时间
不同，聚合物分子链存在滞后效应，对超声波的响应时间小于粉体，超声的时候粉体可以快速地在微孔道内运动，停止后，粉体在微孔道内沉积，因此促进粉体在聚合物微纤维间定向排列(此过程类似于一个盒子中心有一堆沙子，隔一会敲打一下，中间的沙子就会往周围跑，多敲打几次就会分散的均匀，厚度也逐渐均一，而如果一直敲打，沙子碰到盒子上，就又立刻飞起来了，无法维持均匀的状态)。同时通过周期性的超声辅助可控制粉体的运动状态和非运动状态，在超声运行时间内粉体可发生快速运动，延长其与聚合物之间的自由运动时间，然后在超声停止时间内粉体开始微聚集并在自由运动空间内沉积，使层状结构更连续和规整。
[0037]
在图2(c)区域，超声辅助溶质交换过程结束后，湿法纺丝得到的丝线6，经过清洗、干燥和热成型后处理，分子链固化完全形成“聚合物/粉体/聚合物”层状堆叠结构3，从而形成分布式布拉格反射镜，调制红外反射率和最大反射波段。
[0038]
如图1所示，为本发明的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的红外光线调控机理示意图，从图中可知当入射的红外线照射到纤维表面时，一部分光线在高折射率粉体和低折射率聚合物的界面上发生反射，还有一部分光线穿过该周期并入射到下一个周期结构中，并继续进行同样的反射和透射行为。光线经过光子晶体结构周期的调控，当特定波长的光入射时，两材料相邻界面处均发生菲涅尔反射且反射光程差为半个波长。因此在界面处的所有反射光发生相消干涉，形成光子带隙，导致特定波长的光线无法穿过带隙，从而产生更高的反射甚至全反射。通过调节周期结构可增强红外光线的反射率，进而提高纤维及织物的红外隐身性能。
[0039]
有益效果：
[0040]
(1)低折射率聚合物与高折射率粉体通过湿法纺丝工艺可以混合均匀，在外场调控和热成型处理后，形成具有多层光子带隙匹配和高红外反射率超结构红外调控纤维，可解决现有工艺中涂料与织物结合不牢、易剥离等缺点；
[0041]
(2)湿法纺丝中低折射率聚合物基体与高折射率粉体之间的界面相互作用通过偶联剂得到降低，超声辅助溶质交换过程和异形口模，进一步促进高折射率粉体的定向均匀排列，工艺制备简单、工艺成熟，可实现千米级连续化制备；
[0042]
(3)本发明制备的纤维通过平纹编织，具有高达50％的红外反射率，红外屏蔽性能较未添加高折射粉体的纤维制备的织物提高2～3倍。
附图说明
[0043]
图1为本发明的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的红外光线调控机理示意图；其中，n1、n2为不同折射率的材料；n为总周期数；
[0044]
图2为本发明的一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维制备过程的微观示意图；其中，1-聚合物分子链，2-粉体，3-层状堆叠结构，4-计量泵，5-流道，6-丝线。
具体实施方式
[0045]
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限
定的范围。
[0046]
实施例中涉及的测试方法如下：
[0047]
红外波段(8～14μm)的平均反射率的测试方法为：以依据本发明步骤制备的红外调控纤维为编织原材料，采用平纹编织得到大面积织物，裁剪得到30*30mm的织物样品，然后使用傅立叶变换近红外光谱仪(积分球)测试，测试波数(cm-1
)范围为400～4000，对应的波长(μm)范围是2.5～25。
[0048]
红外夜视仪是检测红外辐射量的仪器，实施例中的红外温度为在红外夜视仪上显示的温度，温度与实际温度差距越大，隐身效果越好，具体的测试过程为：将热台恒定温度37℃，然后覆盖本发明的织物，再用红外夜视仪进行测试，读取在红外夜视仪上显示的温度。
[0049]
实施例1
[0050]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0051]
(1)原料的准备；
[0052]
低折射率聚合物基体材料：热塑性聚氨基甲酸酯，折射率为1.473；
[0053]
高折射率粉体：硅，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为3.4699；
[0054]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0055]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0056]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:5:0.5，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的15wt％；
[0057]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0058]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0059]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为4:1的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行5s后停止2s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0060]
牵伸过程中拉伸倍率为2倍，拉伸速度为5m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:4的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为50rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为11m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为5n。
[0061]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为15；低折射率聚合物基体材料层的厚度为1μm；高折射率粉体层的厚度为2μm；光子带隙匹配的超结构
红外调控纤维的断裂伸长率为210％，纤维强力为0.5cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为45％。
[0062]
实施例2
[0063]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0064]
(1)原料的准备；
[0065]
低折射率聚合物基体材料：热塑性聚氨基甲酸酯，折射率为1.473；
[0066]
高折射率粉体：硅，球状粉料，平均粒径为15μm，折射率为3.4699；
[0067]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0068]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0069]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:5:0.5，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的20wt％；
[0070]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0071]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0072]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为4:1的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行10s后停止2s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0073]
牵伸过程中拉伸倍率为1.5倍，拉伸速度为10m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:4的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为75rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为16m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为10n。
[0074]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为18；低折射率聚合物基体材料层的厚度为3μm；高折射率粉体层的厚度为1μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为250％，纤维强力为0.4cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为33％。
[0075]
实施例3
[0076]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0077]
(1)原料的准备；
[0078]
低折射率聚合物基体材料：热塑性聚氨基甲酸酯，折射率为1.48；
[0079]
高折射率粉体：硅，片状粉料，平均厚度为0.05μm，平均等效直径为10μm，折射率为
3.4699；
[0080]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0081]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0082]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:5:0.5，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的15wt％；
[0083]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0084]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0085]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为4:1的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行5s后停止2s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为400w；
[0086]
牵伸过程中拉伸倍率为2倍，拉伸速度为5m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:4的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为50rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为11m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为20n。
[0087]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为20；低折射率聚合物基体材料层的厚度为2μm；高折射率粉体层的厚度为3μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为260％，纤维强力为0.6cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为42％。
[0088]
实施例4
[0089]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0090]
(1)原料的准备；
[0091]
低折射率聚合物基体材料：聚氨基甲酸酯，折射率为1.48；
[0092]
高折射率粉体：硅，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为3.4699；
[0093]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0094]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0095]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:10:1，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的15wt％；
[0096]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵
伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0097]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0098]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为4:1的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行10s后停止2s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0099]
牵伸过程中拉伸倍率为1.5倍，拉伸速度为10m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:4的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为75rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为15m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为5n。
[0100]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为16；低折射率聚合物基体材料层的厚度为2μm；高折射率粉体层的厚度为2μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为220％，纤维强力为0.3cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为48％。
[0101]
实施例5
[0102]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0103]
(1)原料的准备；
[0104]
低折射率聚合物基体材料：聚氨基甲酸酯，折射率为1.48；
[0105]
高折射率粉体：硅，片状粉料，平均厚度为0.05μm，平均等效直径为10μm，折射率为3.4699；
[0106]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0107]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0108]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:20:2，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的25wt％；
[0109]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0110]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0111]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为4:1的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行10s后停止10s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0112]
牵伸过程中拉伸倍率为2倍，拉伸速度为2m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:4的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为75rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为16m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为5n。
[0113]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为20；低折射率聚合物基体材料层的厚度为1μm；高折射率粉体层的厚度为2μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为200％，纤维强力为0.5cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为52％。
[0114]
实施例6
[0115]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0116]
(1)原料的准备；
[0117]
低折射率聚合物基体材料：聚氯乙烯，折射率为1.52；
[0118]
高折射率粉体：硅，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为3.4699；
[0119]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0120]
溶剂：质量比为1:1的丙酮和二硫化碳的混合物；
[0121]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:5:0.5，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的15wt％；
[0122]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0123]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0124]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为5:2的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行10s后停止5s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0125]
牵伸过程中拉伸倍率为1.5倍，拉伸速度为10m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:4的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为100rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为22m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为5n。
[0126]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为22；低折射
率聚合物基体材料层的厚度为3μm；高折射率粉体层的厚度为1μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为20％，纤维强力为1.8cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为41％。
[0127]
实施例7
[0128]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0129]
(1)原料的准备；
[0130]
低折射率聚合物基体材料：聚乙烯醇，折射率为1.52；
[0131]
高折射率粉体：硒化锌，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为2.4；
[0132]
偶联剂为异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0133]
溶剂：去离子水；
[0134]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:5:0.5，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的15wt％；
[0135]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0136]
其中，计量过程中流量为0.2ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为100目；脱泡过程为在0.1mpa的压力下静置脱泡1h；纺丝过程中所用喷丝孔为长方形喷丝孔(长为300μm，宽为150μm)；
[0137]
溶质交换工序使用的凝固浴为含硫酸钠和硫酸锌的水溶液，硫酸钠的浓度为420g/l，硫酸锌的浓度为2g/l；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行20s后停止5s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0138]
牵伸过程中拉伸倍率为1.5倍，拉伸速度为10m/min；清洗过程中清洗溶液为乙醇；干燥过程中红外加热灯温度为70℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为100rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为21m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为80℃，压力为5n。
[0139]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为24；低折射率聚合物基体材料层的厚度为2μm；高折射率粉体层的厚度为3μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为20％，纤维强力为1.2cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为43％。
[0140]
实施例8
[0141]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0142]
(1)原料的准备；
[0143]
低折射率聚合物基体材料：聚丙烯腈，折射率为1.514；
[0144]
高折射率粉体：硫化锌，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为2.222；
[0145]
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；
[0146]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0147]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:15:1.5，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的10wt％；
[0148]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0149]
其中，计量过程中流量为0.1ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为200目；脱泡过程为在真空度为0.1mpa的条件下脱泡10min；纺丝过程中所用喷丝孔为椭圆形喷丝孔(长轴为300μm，短轴为150μm)；
[0150]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为5:2的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行15s后停止7s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0151]
牵伸过程中拉伸倍率为3倍，拉伸速度为35m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为1:5的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为80℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为25rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为10m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为40℃，压力为5n。
[0152]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为20；低折射率聚合物基体材料层的厚度为3μm；高折射率粉体层的厚度为2μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为35％，纤维强力为1.6cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为40％。
[0153]
实施例9
[0154]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，采用湿法纺丝工艺，包括溶质交换工序和缠绕工序，具体步骤如下：
[0155]
(1)原料的准备；
[0156]
低折射率聚合物基体材料：聚酰胺，折射率为1.48；
[0157]
高折射率粉体：氧化亚铜，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为2.307；
[0158]
偶联剂为乙酰乙酸乙基铝二异丙酯；
[0159]
溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；
[0160]
(2)将低折射率聚合物基体材料加入到溶剂中并搅拌均匀，然后按比例添加高折射率粉体及偶联剂混合并搅拌均匀得到纺丝液；其中，纺丝液中低折射率聚合物基体材料、高折射率粉体和偶联剂的质量比为100:20:2，低折射率聚合物基体材料的质量为溶剂质量的15wt％；
[0161]
(3)采用湿法纺丝试验机将纺丝液计量、过滤、脱泡、纺丝、超声辅助溶质交换、牵伸、清洗、干燥、热定型和缠绕得到光子带隙匹配的超结构红外调控纤维；
[0162]
其中，计量过程中流量为0.5ml/min；过滤过程中过滤网的孔径为300目；脱泡过程为为在真空度为0.1mpa的条件下脱泡30min；纺丝过程中所用喷丝孔为椭圆形喷丝孔(长轴为300μm，短轴为150μm)；
[0163]
溶质交换工序使用的凝固浴为体积比为5:2的乙醇与水的混合液；溶质交换过程中进行超声辅助，超声辅助为超声发生器按运行15s后停止7s的规律，沿与纤维运行方向垂直的方向施加周期性超声波，超声波的功率为40w；
[0164]
牵伸过程中拉伸倍率为5倍，拉伸速度为50m/min；清洗过程中清洗溶液为体积比为5:1的乙醇与水的混合液；干燥过程中红外加热灯温度为90℃；热定型过程中热辊周长为20cm，转速为250rpm，温度为80℃；缠绕过程中缠绕速度为55m/min；缠绕过程中采用对辊热压纤维使其扁平化，热压的温度为60℃，压力为20n。
[0165]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为24；低折射率聚合物基体材料层的厚度为3μm；高折射率粉体层的厚度为3μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为45％，纤维强力为1.5cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为35％。
[0166]
实施例10
[0167]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处在于实施例10的步骤(1)中的高折射率粉体为三氧化二铁，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为2.40；步骤(3)中的脱泡时间为2h。
[0168]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为20；低折射率聚合物基体材料层的厚度为5μm；高折射率粉体层的厚度为2μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为50％，纤维强力为1.2cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为32％。
[0169]
实施例11
[0170]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处在于实施例11的步骤(1)中的高折射率粉体为氧化钼，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为2.058；步骤(3)中的脱泡时间为2h。
[0171]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为15；低折射率聚合物基体材料层的厚度为3μm；高折射率粉体层的厚度为1μm；光子带隙匹配的超结构
红外调控纤维的断裂伸长率为45％，纤维强力为1.5cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为26％。
[0172]
实施例12
[0173]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，基本同实施例1，不同之处在于实施例12的步骤(1)中的高折射率粉体为锑化铝，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为3.3；步骤(3)中的脱泡时间为2h。
[0174]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为18；低折射率聚合物基体材料层的厚度为4μm；高折射率粉体层的厚度为3μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为40％，纤维强力为0.6cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为40％。
[0175]
实施例13
[0176]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，基本同实施例8，不同之处在于实施例13的步骤(1)中的高折射率粉体为锑化铟，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为3.94；步骤(3)中没有采用对辊热压纤维使其扁平化。
[0177]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为20；低折射率聚合物基体材料层的厚度为5μm；高折射率粉体层的厚度为2μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为50％，纤维强力为1.2cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为32％。
[0178]
实施例14
[0179]
一种光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的制备方法，基本同实施例8，不同之处在于实施例14的步骤(1)中的高折射率粉体为锗，球状粉料，平均粒径为10μm，折射率为4.16；步骤(3)中没有采用对辊热压纤维使其扁平化。
[0180]
最终制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维具有光子带隙匹配结构；光子带隙匹配结构为由低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层交替堆叠形成的拓扑结构，拓扑结构形成分布式布拉格反射镜；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层都平行于纤维的长度方向；低折射率聚合物基体材料层和高折射率粉体层的总周期为15；低折射率聚合物基体材料层的厚度为3μm；高折射率粉体层的厚度为1μm；光子带隙匹配的超结构红外调控纤维的断裂伸长率为45％，纤维强力为1.5cn/dtex，将纤维织成的织物使用傅里叶红外光谱(积分球)检测，红外波段(8～14μm)的平均反射率为26％。
[0181]
实施例15
[0182]
一种基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物，为三维间隔织物，包括底层、间隔层和顶层；底层具有网眼组织结构；间隔层由多个全反射结构编织体构成，全反射结构编织体具有中空三棱锥体结构；顶层具有边链衬纬组织结构；各中空三棱锥体的底边
与各网眼组织的网眼边缘一一对应连接，顶端与顶层连接；各中空三棱锥体的底边与各网眼组织的网眼边缘都为等边三角形；网眼组织中所有的网眼通过多个连接部连接，各个连接部的形状和尺寸同网眼；各中空三棱锥体的各侧面都为等腰直角三角形，相邻两侧面相互垂直；基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物的导热系数为0.053w/(m*k)，红外反射率为82％，红外温度与体表温度差值为8.5℃。
[0183]
上述红外隐身织物的制备方法如下：
[0184]
(1)原料的准备：
[0185]
顶层1的纤维为实施例1制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为120.6dtex；
[0186]
底层3的纤维为实施例1制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为120.6dtex；
[0187]
间隔层的间隔丝为实施例1制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为120.6dtex；
[0188]
(2)使用双针床经编机，通过导纱针
⑤⑥
在后针床上移动，并控制导纱针
⑤⑥
编织密度(横密为40根/5cm，纵密为80根/5cm)，得到网眼组织结构，网眼组织的网眼边缘都为边长为4900μm的等边三角形；通过导纱针
③④
在前针床和后针床之间移动，并控制导纱针
③④
编织密度(间隔丝含量150根/cm2)，得到全反射结构编织体，即中空三棱锥体，其底边边长为4900μm，顶点到底面的距离为2000μm；通过导纱针
①②
在前针床上移动，并控制导纱针
①②
编织密度(横密40根/5cm，纵密80根/5cm)，得到边链衬纬组织结构；编织过程中，底层、间隔层和顶层通过控制不同的导丝针一体成型，成品从上至下移动并脱离导丝针，从而制得基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物。
[0189]
实施例16
[0190]
一种基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物，为三维间隔织物，包括底层、间隔层和顶层；底层具有网眼组织结构；间隔层由多个全反射结构编织体构成，全反射结构编织体具有中空三棱锥体结构；顶层具有边链衬纬组织结构；各中空三棱锥体的底边与各网眼组织的网眼边缘一一对应连接，顶端与顶层连接；各中空三棱锥体的底边与各网眼组织的网眼边缘都为等边三角形；网眼组织中所有的网眼通过多个连接部连接，各个连接部的形状和尺寸同网眼；各中空三棱锥体的各侧面都为等腰直角三角形，相邻两侧面相互垂直；基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物的导热系数为0.049w/(m*k)，红外反射率为84％，红外温度与体表温度差值为7.8℃。
[0191]
上述红外隐身织物的制备方法如下：
[0192]
(1)原料的准备：
[0193]
顶层的纤维为实施例2制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为128.7dtex；
[0194]
底层的纤维为实施例4制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为140.3dtex；
[0195]
间隔层的间隔丝为实施例2制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为128.7dtex；
[0196]
(2)使用双针床经编机，通过导纱针
‑⑤⑥
在后针床上移动，并控制导纱针
‑⑤⑥
编
织密度(横密为40根/5cm，纵密为80根/5cm)，得到网眼组织结构，网眼组织的网眼边缘都为边长为7348μm的等边三角形；通过导纱针
‑③④
在前针床和后针床之间移动，并控制导纱针
‑③④
编织密度(间隔丝含量150根/cm2)，得到全反射结构编织体，即中空三棱锥体，其底边边长为7348μm，顶点到底面的距离为3000μm；通过导纱针
‑①②
在前针床上移动，并控制导纱针7
‑①②
编织密度(横密40根/5cm，纵密80根/5cm)，得到边链衬纬组织结构；编织过程中，底层、间隔层和顶层通过控制不同的导丝针一体成型，成品从上至下移动并脱离导丝针，从而制得基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物。
[0197]
实施例17
[0198]
一种基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物，为三维间隔织物，包括底层、间隔层和顶层；底层具有网眼组织结构；间隔层由多个全反射结构编织体构成，全反射结构编织体具有中空三棱锥体结构；顶层具有边链衬纬组织结构；各中空三棱锥体的底边与各网眼组织的网眼边缘一一对应连接，顶端与顶层连接；各中空三棱锥体的底边与各网眼组织的网眼边缘都为等边三角形；网眼组织中所有的网眼通过多个连接部连接，各个连接部的形状和尺寸同网眼；各中空三棱锥体的各侧面都为等腰直角三角形，相邻两侧面相互垂直；基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物的导热系数为0.055w/(m*k)，红外反射率为83％，红外温度与体表温度差值为8℃。
[0199]
上述红外隐身织物的制备方法如下：
[0200]
(1)原料的准备：
[0201]
顶层的纤维为实施例3制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为136.4dtex；
[0202]
底层的纤维为实施例5制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为145.6dtex；
[0203]
间隔层的间隔丝为实施例3制得的光子带隙匹配的超结构红外调控纤维，纤维线密度为136.4dtex；
[0204]
(2)使用双针床经编机，通过导纱针
‑⑤⑥
在后针床上移动，并控制导纱针
‑⑤⑥
编织密度(横密为40根/5cm，纵密为80根/5cm)，得到网眼组织结构，网眼组织的网眼边缘都为边长为12247μm的等边三角形；通过导纱针
‑③④
在前针床和后针床之间移动，并控制导纱针
‑③④
编织密度(间隔丝含量200根/cm2)，得到全反射结构编织体，即中空三棱锥体，其底边边长为12247μm，顶点到底面的距离为5000μm；通过导纱针
‑①②
在前针床上移动，并控制导纱针7
‑①②
编织密度(横密40根/5cm，纵密80根/5cm)，得到边链衬纬组织结构；编织过程中，底层、间隔层和顶层通过控制不同的导丝针一体成型，成品从上至下移动并脱离导丝针，从而制得基于有序织造全反射结构编织体的红外隐身织物。