DOI:10.1016/j.compscitech.2020.108483

热适应性是影响红外隐身材料在红外伪装和节能飞机以及建筑中应用的关键参数之一。以聚丙烯腈（PAN）为聚合物基质，锑掺杂氧化锡（ATO）和二氧化钒（VO2）为填料，通过静电纺丝和烧结制备了ATO/PAN-xVO2（x=20、40和60mol％）纤维膜复合材料。表征了包括发射率和红外图像在内的红外隐身性能，以及纤维膜的单轴应力-应变关系。在25-90℃的温度范围内，ATO/PAN（ATO/PAN-0VO2）膜的红外发射率（ε）持续降低，而ATO/PAN-xVO2（x=20、40和60mol％）膜的红外发射率在68℃左右出现了急剧下降。在不同温度下拍摄的红外图像进一步验证了四种纤维复合材料的红外隐身性能。由于ATO的热敏电阻行为，随着温度的升高，电子电导率的增加使复合材料的红外隐身性能增强。含VO2的复合材料在68℃附近突然下降，这与VO2从单斜晶（半导体）到金红石结构（金属）的相变有关。单轴张力下的应力应变行为表明，随着VO2含量的增加，断裂强度和应变单调降低。该研究结果提供了一种兼具红外隐身和机械性能的热适应材料。

图1.ATO/PAN、ATO/PAN-20VO2、ATO/PAN-40VO2和ATO/PAN-60VO2纤维膜的红外发射率ε随温度的变化。

图2.（a）ATO/PAN，（b）ATO/PAN-20VO2，（c）ATO/PAN-40VO2和（d）ATO/PAN-60VO2纤维膜的热红外图像。为了比较，还显示了PAN-50Al纤维膜（室温红外发射率为0.74）（e）和铝箔（f）的热红外图像。

图3.（a）SnCl4·5H2O/SbCl3/PAN-xVO2和（b）ATO/PAN-xVO2纤维膜的XRD图。编号为1-4和5-8的曲线代表SnCl4·5H2O/SbCl3/PAN，SnCl4·5H2O/SbCl3/PAN-20VO2，SnCl4·5H2O/SbCl3/PAN-40VO2，SnCl4·5H2O/SbCl3/PAN-60VO2和ATO/PAN，ATO/PAN-20VO2，ATO/PAN-40VO2，ATO/PAN-60VO2。

图4.（a）ATO/PAN，（b）ATO/PAN-20VO2，（c）ATO/PAN-40VO2和（d）ATO/PAN-60VO2纤维膜的SEM形态。

图5.ATO中Sb掺杂效应的示意图。（a）SnO2的晶体结构。（b）Sb5+离子充当施主，留下一个价电子。（c）Sb3+离子充当受主，产生一个空穴。

图6.ATO的能带模型。

图7.（a）ATO/PAN，（b）ATO/PAN-20VO2，（c）ATO/PAN-40VO2和（d）ATO/PAN-60VO2纤维膜的应力-应变曲线。