基于包膜铝粉的低明度低发射率涂层制备及其应用

针对车辆等装备的低温热源部位红外隐身受限于红外特性屏蔽与可见光隐身特性兼容的难点,提出了一种基于包膜铝粉技术的低明度低发射率涂层制备方法。首先,利用油酸刻蚀包膜铝粉,显著降低了铝粉的明度,同时不影响其发射率性能;然后,利用包膜铝粉与玻璃微珠、红外透明颜料、树脂等相结合,成功制备了明度低于38、8~12μm发射率低于0.48的红外隐身涂层,并将该涂层应用于车辆轮毂以及舰船模型的喷涂。结果表明:该方法所制备的涂层在显著降低目标亮度的同时,还能有效屏蔽目标的红外辐射特性,达到良好的光学与红外兼容隐身效果,可用于车辆等装备的低温热源部位红外隐身。

聚氨酯NCO/OH值对低发射率涂层耐环境性能的影响

为了探究聚氨酯树脂中NCO/OH值对涂层红外低发射率涂层耐环境性能的影响,优选3种不同NCO/OH值的聚氨酯作为粘合剂制备涂层,并对其进行红外发射率(8~14μm)测试、力学性能测试、电子显微镜(SEM)测试、耐环境性能测试、发射率与附着力的跟踪测试等。结果表明:较高的NCO/OH比例保证树脂双组分之间可以充分地交联,最终形成致密的交联网状结构,对提升涂层的耐环境性能具有积极作用。

超疏水低发射率PDMS改性环氧树脂/Al复合涂层的制备及性能表征

以片状Al粉为功能颜料,纳米SiO_(2)为微纳结构改性剂,聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为黏合剂,采用简单的玻璃棒刮涂法制备了一种同时具有超疏水和低红外发射率性能的复合涂层。探讨了PDMS和HYSZ质量比、总填料添加量及片状Al粉和纳米SiO_(2)质量比对涂层性能的影响规律。结果表明:PDMS和HYSZ质量比对涂层附着力和疏水性能具有重要影响,当质量比为1∶9时,涂层具备良好的疏水性能,其附着力可达1级。总填料添加量对涂层性能影响明显,随着总填料添加量的增加,涂层发射率和光泽度可明显降低。当总填料添加量为50%时,涂层表面可产生明显的乳突状微纳粗糙结构,从而可明显提升涂层的疏水性能。片状Al粉和纳米SiO_(2)质量比会明显影响涂层的发射率和疏水性能,当质量比为5∶5时,涂层可具备良好的综合性能。此时涂层发射率可低至0.652,光泽度和附着力分别为2.7和1级,水接触角和滚动角分别为152°和8°。通过适当降低涂层表面能及在涂层表面构筑微纳粗糙结构可实现涂层超疏水、低发射率和高附着力的兼容。

低发射率薄膜的红外隐身特性研究

利用磁控溅射法制备了氧化铟锡(ITO)、掺铝氧化锌(ZAO)、TiO2/Ag/TiO2纳米多层等三种透明的低发射率薄膜。研究了这些低发射率薄膜以及降低材料红外发射率对降低红外辐射强度和红外隐身所起的作用。结果表明:降低红外发射率可以有效地抑制由于温度升高所带来的附加红外辐射;低红外发射率薄膜在红外隐身中有潜在应用价值。

颜料对低发射率涂料红外辐射特性的影响

本文详细论述了应用于红外隐身涂层的金属颜料、着色颜料和半导体颜料的研究现状 ,并对这些颜料的红外特性进行了讨论。讨论认为 :金属颜料发射率一般较低 ,在金属颜料中 ,粒径 5 0 μm的漂浮型铝粉具有较好的红外性能 ;在着色颜料中 ,大多数着色颜料具有很高的发射率 ,不适宜热红外伪装涂料使用 ;掺杂半导体颜料制成的涂料性能优良 ,但目前还处于研制阶段 ,是今后颜料发展的一个方向。

8～14μm波段低发射率涂料的制备与优化研究

从填料添加量、粘合剂的选用、填料和粘合剂的优化组合三个方面对红外隐身涂料在8～14μm波段的红外发射率进行研究。研究表明:填料的添加量与涂料发射率有线性和"U"型曲线两种典型关系;当以物理性能良好的聚氨酯为粘合剂时,涂料发射率较高,以红外透明性能较好的三元乙丙橡胶为粘合剂时,涂料发射率可与填料发射率相近;当三元乙丙橡胶与Cu粉优化组合形成涂料时,涂层发射率最低可达0.2。初步分析涂层低发射率的机理,并对其工程化应用展开初探。

低发射率伪装涂料的研究现状与发展方向

从低发射率伪装涂料研究的必要性出发 ,从构成低发射率涂料的各种填料、胶结剂以及涂层结构等方面对其研究现状与局限性作了介绍。

酞菁蓝对红外低发射率涂层色泽的影响

为了增加红外低发射率涂层的色彩、降低涂层明度和光泽度,采用添加纳米颜料的方法制备了一种蓝色系的红外低发射率涂层。研究了颜料添加量对涂层发射率、涂层颜色和光泽度的影响,并测定了涂层的力学性能和耐中性盐雾腐蚀性能。实验结果表明：涂层在8~14μm时红外发射率为0.3左右;涂层的明度和光泽度均随着颜料添加量增大而降低,颜料添加量为25%的涂层相对于0%添加量的涂层,其明度降低28.8%,光泽度（60°）降低54.5%;并且涂层具有较为优异的力学性能和耐腐蚀性能。

3～5μm波段耐高温低发射率涂层抗热震性能研究

为了提高3~5μm波段耐高温低发射率涂层的抗热震性能,研究了添加剂MgO含量对涂层抗热震性能的影响。采用DIL 402C热膨胀仪测定涂层的热膨胀系数,用IR-2型发射率测试仪测定涂层在3~5μm波段的发射率,并用扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）对样品进行了表征。结果表明,当加入3%的MgO时,涂层与基板的热膨胀系数差最小,抗热震性能最优,达到50次;并且加入添加剂后的涂层仍然满足低发射率的要求,发射率最低为0.212。

3～5μm波段低发射率耐高温PbO涂层的研究

在不使用粘合剂的情况下,制备3～5μm波段低红外发射率耐高温PbO涂层,研究不同粘结温度条件对涂层发射率的影响,并通过XRD、SEM、IR对样品进行测试。研究结果表明,随着粘结温度的升高、升温速率的减慢及保温时间的延长,涂层样品的发射率都逐渐增大,并从微观结构的角度对样品发射率影响机理给予解释;通过优化工艺条件,可制备发射率最低为0.20的涂层,且制备的涂层比较致密,与基板粘结的非常好。

采用低发射率涂层的发动排气系统红外特征实验

实验测量了涡扇发动机收敛喷管排气系统模型的红外辐射强度的分布,比较了中心锥表面上涂覆低发射率涂层前后,水平平面内0°,5°,10°,15°,20°,30°,45°,60°,75°和90°方向上在3～5μm波段的红外辐射强度。结果表明:在0°～45°范围内,中心锥表面涂覆发射率ε为0.51的涂层后排气系统的辐射强度比原型(中心锥表面ε=0.89)排气系统的红外辐射有明显下降,最大降幅约为15%;低发射率涂层对排气系统固体壁面辐射抑制作用明显,而对燃气辐射几乎没有影响。

复合填料协同制备低发射率与低光泽兼容涂层

在低发射率涂层中添加有机消光剂进行消光处理,涂层的光泽度明显降低,但涂层的发射率也大幅升高;通过对加入消光剂后发射率升高原因进行分析,提出发射率与光泽度兼容涂层的模型;用不同型号的铝粉代替消光剂,探讨用复合填料制备低发射率低光泽兼容涂层的规律。其中进行复合的金属铝粉的漂浮态及遮盖力对结果有很大影响。

低发射率对二元引射喷管无人机红外特征及探测距离的影响

为了降低无人机的红外特征及探测距离,采用数值模拟的方法研究了采用二元引射喷管的无人机的红外特征分布,分析了其主要红外辐射贡献源,针对贡献较大的部件采用低发射率材料进行红外抑制,得到了低发射率材料对红外特征和探测距离的影响规律。排气系统和无人机的流场、温度场采用商用软件Fluent计算,红外辐射特征及探测距离采用自主开发的红外软件(NUAA-IRSE)计算。结果表明:发射率由0.9降为0.2后,在3～5μm波段内,无人机的辐射强度的降幅为35%～77%,探测距离的降幅为27%～51%;在8～14μm波段内,无人机的辐射强度的降幅为67%～77%,探测距离的降幅为40%～50%。

空心微珠基红外低发射率材料研究

利用化学镀镍工艺制备空心微珠基红外低发射率材料,对其表面形貌,并重点对其吸收率、发射率和热辐射能等红外性能进行表征。SEM表征表明:材料表面包覆完整、毛刺较少。研究表明:材料在8～14μm波段平均红外吸收率从34.2%降至13.9%;红外发射率从0.85降至0.65;红外热辐射能较包覆前明显降低,且低于常用金属填料,在低发射率红外隐身涂料研制领域具有广泛应用前景。

耐高温低发射率涂层的低温固化及抗热震研究

为了降低耐高温低发射率涂层固化温度,分别向涂层中加入固化剂和不同粒径的CeO_2填料来调节涂层固化的化学交联和物理失水过程。研究了氟硅酸钠和CeO_2粒径对涂层低温固化时的交联度及抗热震性能的影响。采用透射电镜对硅酸盐粘合剂三维网络状结构进行表征,用扫描电子显微镜观察涂层表面孔隙分布,并用IR-2型发射率测量仪测量涂层的发射率。研究表明,通过本文方法可实现涂层在35℃低温固化并保持良好的抗热震性能,抗热震可达40次,且仍满足低发射率要求,最低发射率为0.376。

使用低发射率膜层的目标红外特性分析

随着红外探测与红外制导技术的发展,军用目标的红外隐身及其评估技术的研究具有越来越重要的军事意义。低发射率膜层是军用目标红外隐身的重要手段之一,低发射率膜层的红外隐身效果评估是研制低发射率膜层的基础。综合考虑目标与外部环境间的对流和辐射换热关系,建立了涂有膜层的目标的温度与红外辐射特性的模型,编制了相应的数值计算程序。针对两种低发射率膜层,计算了添加膜层前后目标表面温度和红外辐射随时间的变化规律,以此分析了膜层的红外隐身效果。结果表明,膜层发射率的选择应考虑被膜层控制的波长以及外部环境的综合影响。

8～14μm波段低发射率涂层材料的制备及性能研究

目的为满足市场对低发射率涂层的需要,制备了低发射率涂层材料,并讨论填料和基体树脂对其红外发射率的影响。方法以325、500、800、1000、1200、1500目铝粉为填料,丙烯酸树脂(AR)、环氧树脂(ER)和聚氨酯树脂(PR)为基体树脂,制备了低发射率涂层,分别从基体树脂种类、黏度、铝粉粒径及含量四个方面对涂层红外发射率进行了研究。结果 PR涂层在8~14μm波段的红外发射率最低,PR为低发射率涂层用基体树脂的最佳选择。涂层红外发射率随着基体树脂黏度的增大逐渐降低,并且变化趋势接近于线性。在研究范围内,铝粉的最佳粒径为325目,且涂层红外发射率随铝粉含量的增加而降低。结论制备的低发射率涂层的红外发射率低,而且环保。

低发射率伪装绿色涂层的制备和性能分析

为了探索军用低发射率伪装材料,提出了复合结构设计的方法。选用具备可见光高透过和红外高反射特性的纳米锑掺杂氧化锡(ATO)薄膜,通过镀膜工艺对复合涂层的结构进行设计,从而达到光学与红外隐身兼容的目的。利用分光光度计、热成像仪及隔热测试装置对所制复合涂层样品的光学、红外和隔热效果进行测试,分析低发射率涂层对整体绿色涂层的光学及红外性能的影响。实验结果表明,采用复合结构设计后的绿色涂层样板的可见光透过率达到80%以上,红外反射率达到70%以上,在保证色彩饱和度的同时,发射率显著降低,达到了0.2。经过复合结构设计的绿色涂层拥有良好的红外伪装效果,能够较好地躲避红外侦察。

对低发射度储存环真空问题的认识

低束流发射度环的lattice结构是决定真空系统设计指标和方案的重要因素之一。大量插入件使束流的库仑散射寿命成为限制气体散射寿命的主要因素。作者提出了适用于第三代光源的布泵新概念———布泵的终极目标是提高气体散射束流寿命 ,使环上各处的库仑散射作用截面尽可能一致和较小是提高库仑散射寿命的合理途径。为此 ,布泵时必须综合考虑影响各处库仑散射作用截面的三个因素 ,即各处的真空室内高度、压力和 β函数值。低发射度环磁铁系统限制了真空系统的理想空间 ,低发射度环允许采用小截面束流真空室 ,带有抽气前厅的新型双真空室应运而生。提高环能量接收度将增大束流的托歇克寿命和轫致辐射寿命 。

低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响

为了研究红外低发射率材料涂敷区域对排气系统壁温和红外特性的影响,在相同实验工况下,实验测量了3种涂敷方案:(1)仅中心锥涂敷;(2)仅混合器内表面涂敷;(3)中心锥与混合器内表面同时涂敷。下轴对称和S弯二元排气系统壁温和红外辐射特性。结果表明:涂敷低发射率材料将导致表面温度升高,同时也影响排气系统非涂敷区域的壁面温度分布。高温部件涂敷低发射率材料时,在涂敷区域可被直接探测的角域内,可有效抑制排气系统的红外辐射,但在涂敷区域不能被直接探测的角域内其影响规律因涂敷方案而变,在3种涂敷方案中,S弯二元排气系统仅涂敷混合器内表面,轴对称排气系统中心锥和混合器内表面同时涂敷低发射率材料时整体红外抑制效果最好。