一种仿绿植被叶片高光谱涂层及其制备方法

1.本发明属于涂层材料领域，尤其涉及一种仿绿植被叶片高光谱涂层及其制备方法。

背景技术：

2.随着侦察探测技术的快速发展，高光谱遥感探测作为基于光谱技术与成像技术相结合的一种新型探测技术，在对目标探测过程中可同时获得丰富且详细的光谱信息和图像信息，对传统伪装产生巨大的威胁。为对抗高光谱的探测，被测目标需要做到与背景“同谱同”(主要在380nm～2500nm)。植被环境作为主要的地表背景之一，开展模拟其光谱反射特性的仿生材料研究对提高目标在植被背景中的隐身能力具有重要意义。
3.仿植被叶片反射光谱涂层近年来被重点研究，但普遍存在颜料反射不同，制备工艺复杂，成本较高，光谱相似系数较低等问题。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种仿绿植被叶片高光谱涂层及其制备方法。
5.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
6.一种仿绿植被叶片高光谱涂层，所述涂层在可见-近红外波段具有绿植被的反射特性，所述涂层包括mil-101(cr)粉末材料与成膜剂，所述mil-101(cr)粉末与成膜剂的质量份配比为：1：(0.2-0.6)。
7.mil-101(cr)粉末材料1-5份；成膜剂1-5份；消泡剂3-7份，吸水材料1-5份。
8.植被叶片光谱主要受叶绿素、叶肉中的栏栅结构和叶片中的水分所影响。其中叶绿素主要影响叶片光谱中的绿反射峰，叶肉中的栏栅结构主要影响叶片光谱的近红外高反射平台，该平台位于光谱区间800-1300纳米内。叶片中的水分可在光谱区间1490纳米和1950纳米左右出现明显的光谱反射谷。仿植被叶片光谱材料，主要模拟所述几个叶片的可见-近红外光谱反射特征。
9.mil-101(cr)粉末材料在可见-近红外光谱具有相似反射特性，能够用于做着填料，适用于模拟天然叶片的绿反射峰和近红外高反射平台。
10.优选的，所述mil-101(cr)粉末材料呈正八面体，尺寸分布在200-500纳米之间。mil-101(cr)粉末材料的多孔性能够提高在近红外的“反射高原特性”，使得光谱涂层具有植被叶片相似的反射特征。
11.优选的，所述仿绿植被叶片高光谱涂层在可见光区487-537nm处的绿反射峰和800-1300nm处近红外高反射平台具有绿植被的反射特性。
12.优选的，所述成膜剂为聚乙烯醇。聚乙烯醇在近红外的吸收少，且吸收强度低，是模拟光谱涂层的优选成膜剂。
13.优选的，所述吸水材料为氯化锂。
14.优选的，所述mil-101(cr)粉末材料与成膜剂质量比为1：(0.2-0.5)，所述mil-101(cr)粉末材料与氯化锂的质量比为1：(0.05-0.15)，所述mil-101(cr)粉末材料与消泡剂的质量比为1：(0.1-1)。
15.在同一个技术构思下，本发明还提供一种仿绿植被叶片高光谱涂层的制备方法，包括以下步骤：
16.(1)将成膜剂溶解，再按质量份加入mil-101(cr)粉末材料，搅拌得到均匀混合溶液；
17.(2)将混合溶液固化成膜，得到仿绿植被叶片高光谱涂层。
18.优选的，所述成膜剂加入去离子水中搅拌溶解，成膜剂与去离子水的质量比为1：(8-10)；控制搅拌温度为60-90℃，控制搅拌时间为4-5小时。
19.优选的，所述mil-101(cr)粉末材料、消泡剂与吸水材料与成膜剂混合后球磨，所述球磨时间为2-5小时，所述球磨转速为300-500r/min。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
21.1)仿绿植被叶片高光谱涂层主要选用在可见-近红外光谱具有相似反射特性的着填料mil-101(cr)粉末用于模拟天然叶片的绿反射峰和近红外高反射平台，成膜剂聚乙烯醇物理混合，添加强吸水材料氯化锂增加涂层的含水量，消泡剂提高涂层表面质量。
22.2)本发明提供的仿植被叶片光谱涂层与天然叶片光谱相似度高，且制备方法简便高效，通过简单浇铸固化成膜，经干燥后就可以附着墙体以及各种构件的表面。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为天然叶片(绿萝)反射光谱曲线；
25.图2为实施例1的仿植被叶片光谱涂层的实物图；
26.图3为实施例2的涂层反射光谱；
27.图4为实施例2的仿植被叶片光谱涂层的实物图；
28.图5为实施例2涂层的可见-近红外光谱反射曲线图；
29.图6为对比例1涂层的可见-近红外光谱反射曲线图；
30.图7为对比例2聚乙烯醇成膜后测试的紫外-可见-近红外波段的透过率曲线图。
具体实施方式
31.为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
32.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
33.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市
场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
34.实施例1：
35.一种仿绿植被叶片高光谱涂层的制备方法，包括以下步骤：
36.(1)将10g的成膜剂聚乙烯醇加入盛有90g的去离子水的烧杯中，将烧杯放置于油浴锅中70℃，搅拌溶解3小时。为防止在溶解过程中，烧杯内的水分流失，需要对烧杯进行封口处理。将溶解后的成膜剂溶液取出，放置室温后备用；
37.(2)将步骤(1)中所制得的成膜剂溶液称量25g于100ml的球磨罐中，且分别加入1g的尺寸分布在200-500纳米之间的正八面体mil-101(cr)粉末、0.05g氯化锂和0.5g的消泡剂。将球磨罐固定在球磨机的工作架上，在400r/min的转速下球磨3小时；
38.(3)取出混合后的涂料，通过溶液铸膜法浇铸在金属铝片基底上，自然流延成膜。随后将涂覆完成的铝片放置在鼓风干燥箱中固化，控制温度为70℃，固化时间为1小时，得到仿绿植被叶片高光谱涂层。
39.本实施例中的仿植被叶片光谱涂层的实物图如图2所示。
40.图1为天然叶片(绿萝)反射光谱曲线；本实施例中的仿植被叶片光谱涂层的可见-近红外光谱反射曲线图如图3所示，由图可知，涂层的光谱反射曲线具有与植被叶片相似的反射特征，即512nm左右存在绿反射峰，800-1300nm处具有近红外高反射平台与较强的水吸收峰。
41.公式1
[0042][0043]
经公式1计算得知，涂层在可见-近红外波段的反射率与天然叶片(绿萝为代表)的光谱相似系数为0.8321，表明了该涂层具备良好的光谱模拟效果。
[0044]
实施例2
[0045]
一种仿绿植被叶片高光谱涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
(1)将10g的成膜剂聚乙烯醇加入盛有90g的去离子水的烧杯中，将烧杯放置于油浴锅中70℃，搅拌溶解3小时。为防止在溶解过程中，烧杯内的水分流失，需要对烧杯进行封口处理。将溶解后的成膜剂溶液取出，放置室温后备用；
[0047]
(2)将步骤(1)中所制得的成膜剂溶液称量25g于100ml的球磨罐中，且分别加入1g的尺寸分布在200-500纳米之间的正八面体mil-101(cr)粉末、0.1g氯化锂和0.5g的消泡剂。将球磨罐固定在球磨机的工作架上，在400r/min的转速下球磨3小时；
[0048]
(3)取出混合后的涂料，通过溶液铸膜法浇铸在金属铝片基底上，自然流延成膜。随后将涂覆完成的铝片放置在鼓风干燥箱中固化，控制温度为70℃，固化时间为1小时，得到仿绿植被叶片高光谱涂层。
[0049]
仿绿植被叶片高光谱涂层在可见-近红外波段具有特征反射。
[0050]
本实施例中的仿植被叶片光谱涂层的实物图如图4所示。
[0051]
本实施例中的仿植被叶片光谱涂层的可见-近红外光谱反射曲线图如图5所示，由图可知，涂层的光谱反射曲线具有与植被叶片相似的反射特征，即存在绿反射峰，近红外高反射平台与较强的水吸收峰。经计算得知，涂层在可见-近红外波段的反射率与天然叶片
(绿萝为代表)的光谱相似系数为0.9803，表明了该涂层具备良好的光谱模拟效果。
[0052]
表1为实施例1、2的光谱相似系数。
[0053]
表1
[0054]
样品实施例1样品实施例2样品光谱相似系数0.83210.9802
[0055]
对比例1
[0056]
在本实施例中，涂层不添加氯化锂和消泡剂，其他条件均与实施例1相同。
[0057]
图6为本实施例涂层的可见-近红外光谱反射曲线图，由图可知，在不添加氯化锂的条件下，涂层的含水量较低，在1300nm-2500nm的近红外波段出现较多小的吸收，这是由于成膜剂材料的吸收导致，并且涂层的仅用mil-101(cr)与聚乙烯醇所制备的涂层含水量较低，无法模拟植被叶片在近红外波段的水吸收峰。
[0058]
经计算得知，涂层在可见-近红外波段的反射率与天然叶片(绿萝为代表)的光谱相似系数仅为0.5601，完全不具备模拟植被光谱的作用。
[0059]
对比例2
[0060]
本对比例中，仅采用聚乙烯醇制备成涂层，不添加任何其他材料，并在金属铝片上成膜后取下。
[0061]
聚乙烯醇的分子式为
[0062]
图7为聚乙烯醇成膜后测试的紫外-可见-近红外波段的透过率曲线图。由图可知，聚乙烯醇成膜后，在紫外波段，在接近250-280nm波段聚乙烯醇树脂吸收较小；在可见光波段都有具有很高的透过率，均能够达到89％左右，因此确保了功能填料的颜受到树脂粘结剂的影响较小；从图中测试结果来看，聚乙烯醇树脂的由于其支链较少，在近红外波段的吸收强度较低。

技术特征：

1.一种仿绿植被叶片高光谱涂层，其特征在于，所述涂层在可见-近红外波段具有绿植被的反射特性，涂层包括mil-101(cr)粉末与成膜剂，所述mil-101(cr)粉末与成膜剂的质量份配比为：1：(0.2-0.6)；mil-101(cr)粉末1-5份；成膜剂1-5份，消泡剂3-7份，吸水材料1-5份。2.如权利要求1所述的仿绿植被叶片高光谱涂层，其特征在于，所述mil-101(cr)粉末材料呈正八面体，尺寸分布在200-500纳米之间。3.如权利要求1所述的仿绿植被叶片高光谱涂层，其特征在于，所述仿绿植被叶片高光谱涂层在可见光区487-537nm处的绿反射峰和800-1300nm处近红外高反射平台具有绿植被的反射特性。4.如权利要求1所述的仿绿植被叶片高光谱涂层，其特征在于，所述成膜剂为聚乙烯醇。5.如权利要求1所述的仿绿植被叶片高光谱涂层，其特征在于，所述吸水材料为氯化锂。6.如权利要求1所述的仿绿植被叶片高光谱涂层，其特征在于，所述mil-101(cr)粉末材料与成膜剂质量比为1：(0.2-0.5)，所述mil-101(cr)粉末材料与吸水材料的质量比为1：(0.05-0.15)，所述mil-101(cr)粉末材料与消泡剂的质量比为1：(0.1-1)。7.一种如权利要求1-5任一项所述的仿绿植被叶片高光谱涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将成膜剂溶解，再按质量份加入mil-101(cr)粉末材料、消泡剂与吸水材料，搅拌得到均匀混合溶液；(2)将混合溶液固化成膜，得到仿绿植被叶片高光谱涂层。8.如权利要求7所述的仿绿植被叶片高光谱涂层的制备方法，其特征在于，所述成膜剂加入去离子水中搅拌溶解，成膜剂与去离子水的质量比为1：(8-10)；控制搅拌温度为60-90℃，控制搅拌时间为4-5小时。9.如权利要求7所述的仿绿植被叶片高光谱涂层的制备方法，其特征在于，所述mil-101(cr)粉末材料、消泡剂与吸水材料与成膜剂混合后球磨，所述球磨时间为2-5小时，所述球磨转速为300-500r/min。

技术总结

本发明公开了一种仿绿植被叶片高光谱涂层及其制备方法，所述涂层包括MIL-101(Cr)粉末与成膜剂，质量份配比为：MIL-101(Cr)粉末1-5份；成膜剂1-5份，涂层在可见-近红外波段具有与绿植被相似的特征反射。制备包括以下步骤：将成膜剂溶解，再按质量份加入MIL-101(Cr)粉末材料，搅拌得到均匀混合溶液；将混合溶液固化成膜，得到仿绿植被叶片高光谱涂层。本发明提供的仿植被叶片光谱涂层与天然叶片光谱相似度高，且制备方法简便高效，通过简单浇铸固化成膜，经干燥后就可以附着墙体以及各种构件的表面。构件的表面。构件的表面。