热处理温度对Bi_2O_3/ATO复合功能填料红外-可见光兼容隐身性能的影响

采用固相法制备了Bi2O3/ATO复合功能填料,借助于XRD、SEM、分光光度计和辐射率仪研究了热处理温度分别对复合功能填料的物相组成、微观形貌、可见光及红外隐身性能的影响。结果表明,随着热处理温度的升高,复合功能填料的红外辐射率先下降后升高,当热处理温度为800℃时,复合功能填料的红外辐射率最低,达到了0.67。填料的最高反射峰出现在黄橙光范围内,但是,样品在可见光区的反射峰面积和平均反射率均随着热处理温度的升高逐渐增大。因此,复合功能填料的颜色亮度可以根据煅烧温度进行调节,适于制备多色红外迷彩涂料。

可见光-激光兼容隐身涂层的制备与性能研究

以激光吸收填料、着色颜料、水性聚氨酯树脂以及常用助剂制备可见光-激光兼容隐身涂料,并将涂料涂覆于织物上制得涂层。研究了激光吸收填料的种类、含量对涂层色度值、1.06μm波段光谱反射率以及红外发射率等性能的影响。研究结果表明:采用纳米ATO作为激光吸收填料,可有效降低涂层的光谱反射率;控制涂层在一定厚度下,随着纳米ATO添加量的增加,涂层的反射率逐渐降低,当添加量为51%时,反射率可降至5%以下,满足激光隐身要求,并且涂层的可见光性能符合GJB 1082-1991《伪装网用颜色》中的DG0847深绿色;此外,涂层的阻燃及其他性能均可达实用要求。

可见光、远红外与激光兼容隐身光子晶体薄膜

为了降低军事装备被可见光、红外或激光探测器发现的概率,研究了可见光、远红外与1.06μm及10.6μm激光兼容隐身光子晶体薄膜。基于光子晶体的“光子禁带”和“光子局域”的特性,利用传输矩阵理论设计了3种不同颜色的隐身光子晶体薄膜,然后利用真空电子束蒸发镀膜技术进行了制备,最后利用相关仪器测试并得到了微观截面图、可见光照片、远红外热像图和反射光谱。结果显示,3种薄膜微观层间结合致密,膜厚符合理论设计。可见光波段具有青、黄或紫的特征颜色,可以组合形成迷彩图案来分割可见光图像。远红外大气窗口(8~14μm)内发射率小于0.3,可以有效抑制远红外辐射。反射光谱中1.06μm及10.6μm处反射率分别为10%和40%左右,能够有效减弱入射激光的回波功率。

柔性透明雷达-红外兼容隐身超材料设计

基于透明导电膜氧化铟锡和高透光聚氯乙烯,设计了一种柔性透明雷达-红外兼容隐身的超材料吸收器。采用氧化铟锡容性频率选择表面,实现了雷达波的高效透过和红外频段的低发射。利用表面电流和功率分布探讨了内部吸收机理,提取等效参数揭示了拟议结构的单负特性。模拟结果表明,在4.58~28.95 GHz的工作频段内实现了吸收率大于90%的宽带吸波,相对带宽为145.36%。横电和横磁波极化下,吸收率高于90%的稳定入射角分别为60°和65°。此外,由经验公式计算的红外发射率不超过0.361。该设计拥有良好的宽带雷达吸波、低红外发射和柔性透明等特点,在多波段兼容隐身、电磁防护领域具有广阔的应用前景。

Sn_(1-x-y)Sm_(x)Sb_(y)O_(2)微纳米纤维的制备及其红外与激光兼容隐身性能

二氧化锡(SnO_(2))具有稳定的理化性质、较高的可见光透过率和电导率,在隐身材料领域具有良好的应用前景,然而单一元素掺杂改性SnO^(2)基材料的红外与激光的兼容隐身性能有待进一步提升。为此,本研究采用静电纺丝技术结合热处理工艺分别制备了Sn_(1-x-y)Sm_(x)Sb_(y)O_(2)(x=0,y=0;x=0.08,y=0.08;x=0.16,y=0;x=0,y=0.16)微纳米纤维,研究发现经600℃煅烧后,各产物均为单一金红石型结构,微观形貌均呈现相互交错的纤维状,纤维直径分布在300~400nm之间。当x=0.08,y=0.08时,产物在3~5μm和8~14μm的红外发射率均最低,为0.573和0.691,同时在1.06和1.54μm激光工作波长处具有最低反射率,为0.19和0.16。同时,本研究重点阐述了双元素掺杂及纤维形貌对其性能的作用机制,为研究一种单一型、轻质化的红外与激光兼容隐身材料提供一定的实验依据。

光学透明红外与雷达兼容隐身复合超表面

基于透明导电材料氧化铟锡(ITO)、高透光的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),设计并实现了光学透明超宽带雷达与红外兼容隐身的复合超表面。该结构由两个专门设计的光学透明超表面组成,由内到外依次为雷达吸波层、红外低发射层。通过调节谐振器尺寸和ITO的方阻实现了微波段8.0~32.0 GHz频带内吸收率高于90%的宽带吸波。利用高ITO占空比的容性频率选择表面,实现了微波段高透过率与红外波段低发射率,并进一步研究了其红外辐射特性。该结构具备较好的超宽频雷达吸波性能、低红外发射率与光学透明特性。

二氧化硅气凝胶填充蔺草纤维复合材料的制备及其热隐身性能

天然蔺草纤维具有良好的物化性能和独特的中空多髓结构,被编织为草席、榻榻米等家居产品使用。然而,蔺草纤维木质素含量较高导致柔韧性较差,并且其官能团种类较少导致功能欠缺,限制了它的进一步应用。采用亚氯酸钠和冰醋酸混合溶液对蔺草纤维进行预处理,得到脱木质素蔺草纤维(CTFs),随后通过溶胶-凝胶法在CTFs内部生长二氧化硅气凝胶,制得二氧化硅气凝胶蔺草纤维(SiO_(2)CTFs)。进一步通过真空浸渍的方式制得聚乙二醇二氧化硅气凝胶蔺草纤维复合材料(PEG SiO_(2)CTFs)。对纤维复合材料的形貌、结构、物化性能进行表征,并探究纤维复合材料的隔热和热隐身性能。结果表明:由于二氧化气凝胶具有较好的隔热性能,SiO_(2)CTFs材料的隔热性能进一步提高,导热系数低至0.039 W(m·K),隔热能力比CTFs提高了71.7%,比表面积最大可达270.01 m^(2)g,比CTFs提高了37.8倍;由于PEG的出色的储热能力以及吸收红外热辐射的功能,故PEG SiO_(2)CTFs具有明显的红外热隐身特性。研究结果为蔺草纤维的应用提供了新的技术路径。

一体化光学透明红外与雷达兼容隐身复合超表面

基于可见光透明材料氧化铟锡(ITO)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),采用红外低发射层和雷达吸波层一体化设计的思路,实现了光学透明的红外-雷达兼容隐身复合超表面。该结构由功能层、介质层以及反射背板三部分组成,总厚度仅有1.17 mm。通过在功能层表面蚀刻出ITO图案并优化图案尺寸实现了微波波段15.9~35.1 GHz频带范围内高于90%的宽带吸收。同时利用提高功能层表面ITO占空比的方法降低了红外波段的发射率,结构表面红外发射率控制在0.25左右。该结构厚度较薄,同时具备较好的宽频带雷达吸波性能、低红外发射率以及可见光透明特性。

多频谱兼容隐身材料研究进展

多频谱兼容隐身材料具有明确的研究和应用背景。综述了国内外在红外及雷达兼容隐身材料、红外及可见光兼容隐身材料、红外与激光兼容隐身材料等多频谱兼容隐身材料技术的发展以及多频谱兼容隐身材料在热点领域如光子晶体、掺杂氧化物半导体等所取得的研究成果和进展,指出今后的多频谱隐身材料发展的方向和重点。

离子注入改性聚[2-甲氧基-5-(3’-甲基)丁氧基]对苯乙炔微观结构与性能

采用低能氮正离子(N+)对π共轭高分子聚[2甲氧基5(3’甲基)丁氧基]对苯乙炔(MMB PPV)薄膜进行离子注入改性,注入剂量为9.6×1016ions/cm2,能量为30keV。利用红外光谱、紫外可见吸收光谱、X射线衍射、透射电镜及热失重等手段对离子注入改性MMB PPV薄膜的微观结构及热学性能进行研究。红外光谱显示,注入后分子侧链烷氧取代基的C H振动峰强度减弱,同时在3442、1622cm-1等处出现了N H键的振动峰;薄膜的紫外可见吸收光谱向长波方向移动,且在可见光区范围内的吸收强度增加;离子注入使聚合物分子链排列更加规整,取向度明显增大,结晶性能大大改善;经过离子注入后,聚合物材料的初始分解温度由未注入时的245.64℃提高至280.52℃,分子的热稳定性能显著增强。

可见光、远红外与多种激光兼容的隐身光子晶体

为了降低探测设备或制导武器对军事装备的威胁,研究了可见光、远红外与多种激光(0.93,1.06,10.6μm)兼容的隐身光子晶体薄膜的设计与优化问题。首先分析了已有的远红外与10.6μm激光兼容的隐身光子晶体的缺陷,主要是10.6μm激光的隐身性能随其入射角度增大而迅速降低;然后在保证远红外隐身性能的前提下,提出了通过展宽光子局域的方式来优化这一缺陷的思路。对于优化后的光子晶体薄膜,当入射角度在0°~60°内变化时,10.6μm处的反射率始终保持在20%以下,即提高了10.6μm激光隐身性能对入射角度的稳定性。在此结构的基础上,通过叠加准周期结构的方式来实现隐身波段向可见光与其他军用激光的拓展。得到的光子晶体薄膜具有黄、绿或蓝的特征,可以用来模拟荒漠、林地或海洋的颜色,并且其在0.93μm和1.06μm波长处的反射率随入射角度变化始终保持在10%以下,理论上可以大幅减小该激光的回波功率。

MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维的电纺制备及其红外/雷达兼容隐身性能

通过混酸来纯化多壁碳纳米管(MWCNTs),采用静电纺丝技术制备了MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维。采用TGA、XRD、FT-IR、SEM和TEM等手段对产物进行了表征;利用矢量网络分析仪和IR-2红外发射率测试仪分别测试了产物的电磁参数和红外发射率,研究了MWCNTs的复合量对产物吸波性能和红外发射率的影响。结果表明:经600℃煅烧后得到的MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维直径约为160 nm。当MWCNTs的质量分数为6%时,产物具有最低红外发射率为0.61;当匹配厚度为1.5 mm时,产物在13.8 GHz处最低反射损耗值为–26.4 dB,小于–10 dB的吸收频段为11.8~15.8 GHz,有效吸收带宽为4.0 GHz。这使得MWCNTs/Zn0.96Co0.04O复合纳米纤维有望成为一种极具应用前景的红外/雷达兼容隐身材料。

毫米波隐身材料及其复合结构研究

从阻抗匹配原理着手 ,研制出一种性能优良的毫米波隐身材料。进而与可见光、红外等隐身材料进行复合结构研究 ,成功地复合出一种某些军工工程用的毫米波、红外。