红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射光谱研究

为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性,制备了红外低发射率隐身涂料,测试了其可见光效果、红外热像图及红外发射率等特性参数。以土黄色红外低发射率涂料为测试样品,利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。分析了特征矩阵理论,并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。结果表明,在相应厚度及入射角度范围内,太赫兹波在0.8THz频率下具有多个反射峰值,最高值可达90%以上,有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。此外,涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响,涂层越厚,太赫兹波的反射振荡越多,反射峰值越大。入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响,但整体影响不大,有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。最后,以表面均匀涂覆0.42mm厚涂料的金属板为测试样品,实验测量了样品在0.1~1.5THz频率范围内的反射特性,并与部分理论计算结果进行对比。结果表明:实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合,但也存在一定的偏差。究其原因,主要由样品厚度和样品参数误差导致,但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。

褐土色低红外发射率涂层的制备及性能研究

以环氧树脂为黏合剂,片状Cu粉为功能颜料,石墨烯和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为界面结构改性剂,制备得到了一种具有良好综合性能的褐土色低红外发射率涂层。系统研究了片状Cu粉添加量(质量分数)、石墨烯添加量(质量分数)及DOP添加量(质量分数)对涂层微结构、发射率、光泽度及力学性能的影响规律。结果表明:合适的片状Cu粉添加量可以构建出表面结构规整、颜料分散均匀、片状Cu粉定向与涂层表面平行的微观结构,从而使涂层实现较低的发射率性能。石墨烯改性可提高涂层的致密度,减少由树脂填充的空隙,从而可进一步降低涂层的发射率。黑色石墨烯改性可明显强化涂层对可见光的吸收作用,从而降低涂层的光泽度。另外,利用石墨烯固有的高强度及高韧性特点,可改善涂层的柔韧性和耐冲击强度。DOP可通过减弱环氧树脂分子间作用力和增强分子链的移动性来提高涂层的塑性和韧性,从而可明显改善涂层的柔韧性和耐冲击强度。当涂层中片状Cu粉、石墨烯和DOP的添加量分别为40%、8%和7%时,所制备的褐土色涂层具有最佳的发射率(0.222)、光泽度(20.4)、附着力(1级)、柔韧性(2mm)及耐冲击强度(50kg·cm)性能。

低红外发射率环氧树脂/黄铜复合涂层的制备及性能研究

以环氧树脂为粘合剂,片状黄铜粉为功能颜料,硅烷偶联剂为界面改性剂,邻苯二甲酸二辛酯(DOP)为增塑剂,采用玻璃棒刮涂法制备了具有良好力学性能、光学性能和耐盐水性能的低红外发射率环氧树脂/黄铜复合涂层,研究了黄铜粉添加量、硅烷偶联剂种类、硅烷偶联剂添加量及DOP添加量对涂层性能的影响。结果表明:黄铜粉添加量的增加会使涂层的红外发射率和光泽度明显降低,当黄铜粉添加量为50%(质量分数)时,复合涂层具有最低的红外发射率(0.585)和光泽度(21.9)。在涂层配方中引入硅烷偶联剂KH570和DOP,可增强树脂基体与颜料间的结合强度及改善环氧树脂基体的韧性,从而显著提高复合涂层的力学性能。当复合涂层中KH570和DOP添加量均为7%(质量分数)时,复合涂层具有较低红外发射率(0.468)、较低光泽度(21.5)和优异的力学性能(附着力为1级,柔韧性为2mm,冲击强度为50kg·cm)。采用最佳配方制备的复合涂层在盐水中浸泡21d后,涂层的红外发射率和光泽度基本稳定,力学性能变化有限,表明制备的复合涂层具有良好的耐盐水性能。

低发射率红外隐身涂层的制备

详细论述了低发射率红外隐身涂层的制备方法,研究了色浆分散、涂层机械性能以及应用于该红外隐身涂层的着色颜料、金属颜料的添加量、金属颜料在涂层表面排布状态对涂层红外发射率的影响。结果表明采用高支化度聚酯为成膜物质,选用BYK 164及BYK P104S混合助剂时涂层机械性能、表面状态及贮存稳定性最佳;大多数着色颜料具有很高的发射率,不适宜热红外伪装涂层使用;粒径为28μm,厚度约为0.8μm的浮型铝粉,添加量为涂层颜料质量分数的35%时涂层具有较好的红外性能。

EPDM基涂层在8～14μm波段红外低发射率的研究

以三元乙丙橡胶(EPDM)为粘合剂,通过优化填料的种类、用量和形貌制备了在8～14μm波段红外发射率为0.14的EPDM/Cu、EPDM/SS涂层。分别对涂层进行红外发射率、反射率、导电率测试,并采用红外吸收光谱(IR)、扫描电镜(SEM)对其进行结构、形貌表征,从涂层反射、电导率、化学结构、微观形貌等角度分析了涂层低发射率的形成机理。对低发射率涂层样品进行耐温性、附着力、硬度等测试表明该涂层的工程应用性能优良。

聚异戊二烯/丙烯腈基织物涂层在8～14μm波段的红外低发射率

以异戊二烯、丙烯腈为单体乳液聚合制备了聚异戊二烯/丙烯腈水性黏合剂。用该黏合剂和金属填料制备了一种红外隐身水性涂料,涂刷于织物载体上,制得了织物红外隐身涂层。研究了黏合剂、金属填料及载体对涂层在8～14μm红外发射率的影响。用红外光谱仪表征了黏合剂的红外吸收,红外发射率测量仪表征了材料在8～14μm的红外发射率,热重差热分析仪表征了涂层的热稳定性,扫描电镜表征了涂层的表面形貌。研究结果表明:聚异戊二烯/丙烯腈水性黏合剂在8～14μm红外透明,能满足红外隐身涂层的要求。选用涤纶布为载体,当涂层中的片状铝粉质量分数为30%时,涂层在8～14μm的红外发射率为0.6。涂层的耐温性为341.8℃,满足红外隐身的基本要求。

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。

胶原接枝改性用于制备红外低发射率涂层的研究

用甲基丙烯酸甲酯在硝酸铈铵和偶氮二异丁腈的联合引发下对胶原进行接枝共聚改性 ,并用制得的胶原接枝共聚物颗粒与氧化铟纳米粒子复合制成涂层 .研究了接枝反应温度及萃取剂对胶原接枝共聚物及其复合物涂层的红外发射率的影响 ,同时对复合物涂层红外发射率的降低机理进行了初步探讨 .结果表明 ,在反应温度为 5 0～ 5 5℃时 ,先后用丙酮和水作为萃取剂 ,可制得粒径为 40～ 80 nm的胶原接枝共聚物颗粒 ,该颗粒与氧化铟纳米粒子复合后 ,涂层的红外发射率 ( 8～ 1 4μm)较单一的胶原接枝共聚物和氧化铟纳米粒子的红外发射率明显降低 。

热致变发射率VO_2涂层织物的红外隐身性能研究

通过水解VOSO4并经二次煅烧成功制备了具有热致相变的功能型材料M相VO2,采用XRD,DSC,SEM,EDS,FTIR,纳米粒度测试等检测手段对终产物的物理化学性质及其相变性能进行表征,并将其与水性聚氨酯共混在涤棉织物上涂层,测定了8～14μm波段的红外发射率。结果表明:VO2在由B相到M相的转变过程中发生微观形态的变化;制备得到的M相VO2在温度升高过程中发生明显的半导体-金属相变,变为R相,其红外透过率变化最高可达15%;湿膜膜厚150μm、粒径156 nm时,复合涂层获得最佳热致变发射率性能,最大突变量可达15%,能够有效降低军事目标因外界环境发射率变化而重新暴露的危险。

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。

红外隐身涂层发射率预测模型

针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型。采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子的涂层等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,对涂层结构材料内部的后向散射效应进行了研究,结合几何光学理论计算了涂层的散射系数和吸收系数,以ZnS作为颜料粒子,定量分析了颜料形状和微结构参数对涂层发射率的影响,得出了涂层发射率与颜料粒子半径、体积百分比、等效折射率的关系。计算结果表明:该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导作用。

不同发射率红外隐身涂层在典型背景中的伪装效率研究

通过对发射率F为0．42～0．95的迷彩隐身涂层在典型背景中的红外温度和红外热像图的测试分析，总结出不同红外发射率隐身涂层在周日里与典型背景的融合程度，计算了各发射率隐身涂层的伪装效率。对红外隐身涂层的发射率梯度设计和不同发射率红外斑块在目标表面的分布提出了合理化建议。

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。

改性环氧树脂的合成及在低红外发射率涂层上的应用

合成了聚氨酯改性环氧树脂,研究了合成改性环氧树脂的最佳反应时间,通过红外光谱(IR)研究了聚氨酯预聚体和环氧树脂之间的化学反应,不同聚氨酯预聚物添加量对改性树脂固化物冲击韧性和拉伸强度的影响,并以该树脂制备了低红外发射率涂层,研究了聚氨酯不同添加量及固化剂种类对涂层柔韧性和硬度的影响。结果表明,制备改性环氧树脂的最佳反应时间为3h,红外谱图显示聚氨酯预聚体成功接枝到环氧树脂上。当聚氨酯预聚体的添加量为环氧树脂质量的10%时,改性树脂冲击韧性和拉伸强度达到最大值;选用聚酰胺为固化剂时,涂层的柔韧性可达1mm,铅笔硬度始终保持在3H。

低发射率红外隐身涂料研究进展

简介红外隐身涂料的隐身原理,重点探讨构成低发射率红外隐身涂料的颜料、黏合剂及隐身涂料红外性能的各种因素,结合国内外研究进展状况,对低发射率红外隐身涂料的后续研究提出了基本设想。

三种聚氨酯基低红外发射率涂层的防腐蚀效果研究

为了考察低红外发射率涂层的防护效果,利用腐蚀电化学手段研究了以聚氨酯为粘合剂,分别以铜粉、硅烷偶联剂改性铜粉、丙烯酸改性铜粉为填料的三种低红外发射率涂层在模拟海水(3.5wt.%NaCl溶液)环境中对于碳钢基体的电化学腐蚀防护行为,比较了该三种涂层体系的防腐蚀性能。结果表明:在浸泡初期,添加改性填料的两种涂层表现出较好的防腐蚀性能,但随着浸泡时间延长,该两种涂层失效速率加快;而添加未改性填料的涂层在整个浸泡过程中的防腐蚀性能最好。根据涂层试样的电化学参数与涂层特征频率推测,在长期浸泡过程中,由填料改性所引入的亲水基团-COOH、-OC2H5促进了水向涂层内部的渗入,从而影响了含有改性填料涂层的长期防护性。

石墨烯对低红外发射率聚氨酯/铝复合涂层耐温性能的影响

有机硅树脂涂层需180℃固化,才具有耐高温氧化和优异稳定的力学性能,生产中难以达到。以Al粉为颜料、聚氨酯(PU)为黏合剂、石墨烯为改性剂,采用喷涂法制备了石墨烯改性PU/Al复合涂层。利用现代表面分析技术和国家标准方法,系统研究了石墨烯改性剂对复合涂层功能及其耐温性能形貌的影响规律。结果表明:石墨烯改性剂可强化复合涂层的导热和散热效果,使其耐温性能明显增强;改性后的复合涂层热老化时颜色加深及起泡现象不明显,且在240℃以上高温热老化条件下具有更低的发射率性能,当热老化温度为250℃时,改性前后涂层的发射率分别为0.241和0.184;改性后的复合涂层保持了优异稳定的力学性能,经不同温度热老化后的硬度、附着力和耐冲击强度可分别保持在3 H,1级和500 N·cm,能很好地满足实际工程的应用要求。

1种低红外发射率涂层耐热性能研究

为有效降低飞行器高温部位表面的红外发射率,以改性有机硅为黏结剂体系、金属铝粉为主要填料,制备了在8～14μm波段具有较低红外发射率的涂层。在50～400℃温度范围内考察了涂层的耐热性能,并采用扫描电镜、TGA等手段对其进行表征,研究了涂层的红外发射率、光泽度和力学性能随温度的变化规律及影响机理。结果表明：制备的涂层在300℃以下具有良好的力学性能,可长期使用,在8～14μm波段的红外发射率与温度成反比,光泽度与温度成正比;当环境温度高于300℃,涂层开始发生热降解现象,光泽度降低,涂层的力学性能降低。

失效红外低发射率涂层发射率测量及分析

红外低发射率涂层容易产生鼓泡、脱落、磨损、划痕、积污等问题。为了保证红外低发射率涂层具有较长的使用寿命,需要对红外低发射率涂层在使用过程中的性能状态进行及时测量评估。采用便携式红外发射率测量仪和便携式红外热像仪对5种温度条件下的脱落、划痕和积污涂层进行对比测试,研究发现:脱落和积污对红外低发射率涂层的影响较大,划痕也将使得红外低发射率涂层的发射率增大,划痕宽度和划痕间距对发射率的影响程度需要及时定量地测量及评估;基于反射法的便携式发射率测量仪受测量区域的涂层粗糙度等表面状态影响较大,而便携式红外热像仪测量结果受温度影响较大。

红外隐身涂层光谱发射率测量定标研究

受涂覆工艺、物理特性和气动应力等因素影响,飞机红外隐身涂层容易产生裂纹、剥落等损伤。监控涂层光谱发射率是红外隐身涂层状态监控的一种有效手段。光谱发射率监控设备的定标直接影响涂层光谱发射率测量结果的可信度,进而影响飞机红外隐身特性的评估结果。针对光谱发射率测量定标需求,研究了积分球定向积分反射比测量系统定标方法,并开展红外隐身涂层样品的测量校准和参考样品定标试验,结果表明:提出的定标方法能够缩小参考样品光谱发射率带来的误差,控制参考样品光谱发射率与标准黑体辐射源光谱发射率之间的误差小于0.02,涂层样品的光谱发射率测量示值误差控制在0.03以内,满足隐身飞机涂层监控测量和定标需求。