本發(fā)明屬于紅外、光譜成像偽裝和林地背景可見光技術領域，特別涉及一種有機仿生材料及其制備方法。

背景技術：

偽裝就是采取措施來隱蔽自己、迷惑敵人。偽裝的實質是模擬自然特性，消除或縮小目標與所處環(huán)境背景之間以及真假目標之間的差異，保證與自然狀態(tài)融合為一體。紅外偽裝就是利用屏蔽、低發(fā)射率涂料、熱抑制等措施，降低或改變目標的紅外輻射特征，實現(xiàn)對目標的低可探測性。但試驗表明，常規(guī)紅外偽裝涂料和材料采用的紅外發(fā)射率控制技術尚不能保證全天時偽裝。由于材質和結構的原因，它們的熱慣量與植被背景不匹配，在野外條件下升溫和降溫均很快，與植被背景的紅外輻射特性存在顯著差別，極易被紅外探測器發(fā)現(xiàn)。在應對高光譜成像偵察技術方面，國內外普遍采用的某偽裝綠、偽裝黑材料均能夠滿足300-1100nm 波段范圍內具有與植被背景相似的反射特征。而在1400-2500 nm 波段范圍內，由于植被有水的吸收峰特征，目前還沒有合適的材料能夠模擬植被的光譜反射特征。

目前很多學者針對植物葉片的仿生大都簡單的模仿葉片表面的結構特征或者是組成成分。大自然不僅賦予植物形形色色的結構以及組成特征，還賦予了它們生命特征。蒸騰作用是植物的一項最重要的基本生理活動。水分以水蒸氣的形式從生物體表面散失到大氣的過程成為蒸騰作用。值得注意的是蒸騰作用給植物葉片帶來冷卻的作用，白天太陽光照射到葉片表面，大部分能量轉化為熱能，蒸騰作用的蒸發(fā)潛熱會帶走部分能量，降低葉片表面溫度。所以要想模擬真實葉片的熱特征，僅簡單模擬葉片的結構以及組成是不可能實現(xiàn)的，必須要模擬植物的蒸騰作用。吸附材料在高濕度下能吸附空氣中的水蒸氣/水，低濕度下會脫附水蒸氣/水。吸附材料脫附水蒸氣/水這一性質可以用于模擬植物葉片的蒸騰作用。

所以通過上述分析可以看出，為了模仿植物葉片的熱特征，不僅需要考慮葉片的表面結構特征還需要考慮其蒸騰作用，利用仿生材料的脫附性能模擬植物葉片的蒸騰作用，使仿生材料與真實葉片的溫差較小。在植物葉片的光譜特性方面，色素以及水是影響葉片光譜反射率的主要因素，有機仿生材料中的顏料以及吸濕材料能夠保證仿生材料模仿植物葉片的光譜反射特性。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明設計了一種能夠同時模擬植物葉片蒸騰以及光譜反射特性的有機仿生材料。

本發(fā)明模擬植物蒸騰作用的方法是：采用一種以聚乙烯醇和金屬氯化物為載體的有機仿生材料，利用材料夜晚吸附空氣中的水蒸氣/水、白天脫附水蒸氣/水這一性能來模擬植物蒸騰作用。

本發(fā)明模擬植物葉片光譜反射特性的方法是：采用與植物葉片具有相似光譜反射特性的顏料，同時利用吸濕材料吸附水蒸氣/水的能力保證有機仿生葉片中有一定量的水，基于這兩個條件來模仿植物葉片的光譜反射特性。

所述有機仿生材料由溶液鑄膜法，以聚乙烯醇水溶性高分子、金屬氯化物、L-蘋果酸（交聯(lián)劑）、醋酸（催化劑）以及氧化鉻綠為主要材料制備而成。主要是基于聚乙烯醇與金屬氯化物的吸脫附來模擬葉片的蒸騰作用，加入交聯(lián)劑和催化劑是為了增強膜材料的機械性能進而避免膜吸濕之后的過度溶脹，氧化鉻綠是深綠色的顏料，保證有機仿生材料與植物葉片具有相似的顏色以及光譜反射特性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案:

一種有機仿生材料，其特征在于，機仿生材料由以下重量份的組分制成：聚乙烯醇為1-8份；金屬氯化物1-7份；染色劑2-6份；交聯(lián)劑為2-9份；催化劑為5-6份。

進一步地，所述金屬氯化物指吸濕性較強的無機鹽。

進一步地，所述無機鹽為氯化鋰或氯化鈣。

進一步地，所述交聯(lián)劑為L-蘋果酸或食用蘋果醋。

進一步地，所述催化劑為醋酸。

進一步地，所述染色劑為氧化鉻綠或草絲黃。

一種有機仿生材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）稱取各組分原料，將1-8份聚乙烯醇加入250mL去離子水中溶解，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將1-7份金屬氯化物、 2-9份交聯(lián)劑，5-6份催化劑，2-6份染色劑溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為60-90℃的條件下，經過交聯(lián)反應5-6小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至70-100℃、1-1.5h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料。

進一步地，所述步驟（1）中溶解具體步驟為邊加熱邊攪拌，溫度為40～100℃，直至聚乙烯醇全部溶解為止。

進一步地，所述步驟（3）中，鑄膜液抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為18-24h。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

仿生材料中加入的交聯(lián)劑和催化劑的作用是兩者共同促使聚乙烯醇發(fā)生交聯(lián)反應。氧化鉻綠是深綠色顏料，保證有機仿生材料與植物葉片具有相似的顏色以及光譜反射特性。金屬氯化物是具有吸濕性的，在有機仿生材料中添加金屬氯化物可以保證復合材料能夠吸濕，能夠適應惡劣環(huán)境。鑄膜液經過密封靜置過程是為了防止鑄膜液中的水分流失。所有材料融合后具有光譜反射性能，紅外和鄰近紅外的光譜都可以被反射。

本發(fā)明中的有機仿生材料制備而成有機仿生植株，栽種在桂花樹叢中如圖1所示，進行有機仿生植株與桂花樹的紅外熱像圖測試，測量時采用紅外熱像儀采集記錄仿生植株與桂花樹的紅外熱像圖，測量的時間間隔為1小時，由圖2可以看出，有機仿生植株與桂花樹融為一體，實現(xiàn)對目標的低可探測性。

一天內有機仿生材料與桂花樹葉片的溫度變化如圖3所示，可以看出機仿生材料桂花樹葉片的溫度變化曲線基本重合，說明了本發(fā)明的有機仿生材料的表面結構特征和蒸騰作用相近，使仿生材料與真實葉片的溫差較小。在植物葉片的光譜特性方面，有機仿生材料中的顏料以及吸濕材料能夠保證有機仿生材料模仿植物葉片的光譜反射特性，有機仿生材料和植物的接近程度對比，從圖4中可以看出本發(fā)明的有機仿生材料與普通植物葉片類似，能夠模擬植物外觀，同時，該有機仿生材料具有光譜反射特性，達到紅外、光譜成像偽裝、林地背景可見光偽裝。

由此可見，本發(fā)明有機仿生材料具有模擬植物外觀、光譜反射從而達到兼具紅外、光譜成像偽裝、林地背景可見光偽裝的作用。

附圖說明

圖1是由有機仿生材料制備而成有機仿生植株。

圖2是典型時刻有機仿生植株與桂花樹的紅外熱像圖，測量時采用紅外熱像儀采集記錄仿生植株與桂花樹的紅外熱像圖，測量的時間間隔為1小時。

圖3是一天內有機仿生材料與桂花樹葉片的溫度變化。

圖4是有機仿生材料與真實葉片（桂花樹以及樟樹葉片）的光譜反射特性，測量時采用帶有積分球系統(tǒng)的分光光度計測量真實葉片以及有機仿生材料的光譜反射率。

具體實施方式

下述實施例是對于本發(fā)明內容的進一步說明以作為對本發(fā)明技術內容的闡釋，但本發(fā)明的實質內容并不僅限于下述實施例所述，本領域的普通技術人員可以且應當知曉任何基于本發(fā)明實質精神的簡單變化或替換均應屬于本發(fā)明所要求的保護范圍。

實施例1

（1）按重量份稱取各組分原料，將1份聚乙烯醇加入250mL去離子水中溶解，邊加熱邊攪拌，溫度為40℃，直至聚乙烯醇全部溶解為止，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將1份氯化鋰、 2份L-蘋果酸，5份醋酸，2份氧化鉻綠溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為60℃的條件下，經過交聯(lián)反應5小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至80℃、1h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為18h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料。

實施例2

（1）按重量份稱取各組分原料，將4份聚乙烯醇加入250mL去離子水中溶解，邊加熱邊攪拌，溫度為80℃，直至聚乙烯醇全部溶解為止，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將3份氯化鋰、 6份L-蘋果酸，5.5份醋酸，4份氧化鉻綠溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為75℃的條件下，經過交聯(lián)反應5.5小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至90℃、1.2h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為21h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料。

實施例3

（1）按重量份稱取各組分原料，將8份聚乙烯醇加入250mL去離子水中溶解，邊加熱邊攪拌，溫度為40℃，直至聚乙烯醇全部溶解為止，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將7份氯化鋰、9份L-蘋果酸， 6份醋酸， 6份氧化鉻綠溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為90℃的條件下，經過交聯(lián)反應6小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至100℃、1.5h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為24h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料。

實施例4

（1）按重量份稱取各組分原料，將5份聚乙烯醇加入250mL去離子水中溶解，邊加熱邊攪拌，溫度為100℃，直至聚乙烯醇全部溶解為止，制成聚乙烯醇溶液；

（2）將5份氯化鈣、 7份食用蘋果醋，5份醋酸，5份草絲黃溶于上述聚乙烯醇溶液中，在溫度為80℃的條件下，經過交聯(lián)反應6小時，制成鑄膜液；

（3）將步驟（2）中的鑄膜液取出，置于烘箱中加熱至100℃、1.5h促使聚乙烯醇交聯(lián)再將抽真空脫泡后平鋪于定制板上，抽真空脫泡具體包括：將鑄膜液置于抽濾瓶或真空烘箱中抽真空后，置于室溫下密封靜置，時間為23h；

（4）將定制板置于恒溫恒濕箱中加熱，溫度40℃、濕度45%、加熱時間16h，得到片狀有機仿生材料。