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。     

碳纳米管/石墨烯/碳复合材料烟幕的中远红外的干扰性能

为探索碳纳米管/石墨烯/碳复合材料在3～5μm和8～14μm中远红外波段烟幕干扰方面的应用,用液相法制备了碳纳米管/石墨烯/碳复合材料。采用扫描电子显微镜,对比分析了石墨烯、碳纳米管和复合材料的微观形貌。采用傅里叶红外光谱仪技术,对比分析了三种材料的静态红外吸收能力。基于烟箱实验,测试了石墨烯、碳纳米管和复合材料对3～5μm、8～14μm中远红外的透过率,并根据"朗伯?比尔"定律计算了烟幕的平均质量消光系数。结果表明,经过沥青碳化,以沥青碳为骨架,碳纳米管与石墨烯形成的复杂网状空间结构的烟幕干扰复合材料,抑制了碳纳米管的结团和石墨烯的堆叠现象,改善了悬浮性。针对3～5μm波段,计算得到碳纳米管、石墨烯及碳纳米管/石墨烯/碳复合材料平均红外透过率分别约为9%、10%和5%,复合材料的有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯分别增加了约13%和21%;对8～14μm红外波段的平均红外透过率分别约为3%、5%和4%,复合材料有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯增加了约28%和13%。碳纳米管/石墨烯/碳复合材料改善了单一碳材料的悬浮性能和红外光谱吸收性能,对中红外的干扰性能增强,对远红外的干扰性能有所下降,但有效干扰时间仍有所提高,其远红外干扰性能有待进一步改进。     

Cd1-xZnxS三元系颜料红外性能研究

采用固相反应方法制备名义组成为Cd1-xZnxS三元系半导体颜料。利用X光衍射表征体系的结构,结果表明,最终实验产物均为纤锌矿结构。测试样品的红外吸收光谱以及3～5μm和8～14μm双波段红外发射率,研究Cd/Zn配比对光谱特性的影响,探讨发射率随波长、配比及温度的变化而改变的机理。     

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。     

低发射率涂层与超材料吸波体兼容性能的研究

采用添加炭黑阻抗匹配层的方法提高(8～14)μm波段低发射率涂层与超材料吸波体的兼容性。发射率由IR-2型发射率测试仪测试,用弓形法测量添加炭黑阻抗匹配层前后,低发射率涂料与超材料吸波体复合结构在(2～18)GHz频段的反射率损耗曲线。结果表明:涂覆低发射率涂层对超材料吸波体的吸波性能影响较大,(2～18)GHz频段的平均反射损耗衰减5.81 dB;-10 dB吸波带宽缩短4.2 GHz。在低发射率涂层与超材料基板之间添加炭黑匹配层后,复合涂层的发射率基本保持不变,但是提高了涂层与超材料的兼容性能,涂覆后(2～18)GHz频段的平均反射损耗仅减少2.16dB;-10 dB带宽仅减少3.16 GHz。     

基于环氧树脂的低红外发射率材料研究

将环氧树脂与对醇酸清漆、聚氨酯清漆、酯胶清漆在红外性能、力学性能和耐化学性能方面进行比较,在红外性能差别不大的条件下,环氧树脂的力学性能和耐化学试剂性能优势突出,是制备红外复合涂层的理想粘合剂。对环氧树脂掺杂平均粒径48μm片状铝粉,对不同铝粉质量分数和不同厚度的涂层进行测试和表征。结果表明,以环氧树脂为基体制备出的低红外发射率材料,在铝粉质量分数为30%,漆膜厚为30～45μm时,红外发射率为0.25。     

助剂对红外低发射率涂层耐环境性能优化研究

为提高红外低发射率涂层的耐环境性能,向涂层中依次加入表面活性剂炔二醇和有机硅烷A-189,进行红外发射率(8～14μm)、力学性能、扫描电子显微镜(SEM)、耐环境性能与附着力的跟踪测试.结果表明:当表面活性剂炔二醇添加质量分数为2％、有机硅烷A-189添加质量分数为4％时,低发射率涂层的耐环境性能最优,42 d耐热盐水腐蚀后,发射率升至0.147,变化量不足0.1,涂层附着力维持1级,表面活性剂和有机硅烷对涂层耐环境性能的协同优化效果较好.     

单项掺杂对8YSZ粉体3~5μm波段发射率的影响

采用高温固相法对8YSZ粉体分别进行ZnO、Al2O3及Mo O3的单项掺杂,通过XRD、SEM等表征手段,探讨分析单项掺杂影响8YSZ粉体发射率的机理。结果表明:单项掺杂后8YSZ粉体3~5μm波段下的红外发射率从室温~600℃下保持不断降低的趋势,掺杂Al2O3后粉体的发射率整体上升,而掺杂ZnO及Mo O3后的8YSZ粉体发射率整体有所降低;单项掺杂Mo O3的效果最好,掺杂的摩尔分数为5%,样品粉体(Mo O3)0.05(8YSZ)0.95的发射率最低,降至600℃下的0.249。     

反射式红外多波段准直投影光学系统设计

针对红外制导半实物仿真领域的红外多波段准直投影系统的应用需求,基于同轴三反射系统的物像关系和初级像差理论,计算出系统的初始结构参数,并综合运用了光阑离轴、视场离轴和ZPL语言辅助优化等方法对同轴反射式系统进行离轴优化设计,设计出一个工作波段为1～12μm、视场为8°、焦距为360 mm、出瞳距为1 300 mm的反射式红外多波段准直投影系统。结果表明,在截止频率为10 lp/mm处,波段1～3μm的MTF0.81,波段3～5μm的MTF0.63,波段5～8μm的MTF0.42,波段8～12μm的MTF0.20,系统体积为240 mm×460 mm×307 mm,达到设计要求。     

锑化物二类超晶格红外探测器

本文主要展示了近几年来该课题小组在InAs/GaSb二类超晶格红外探测器领域取得的一些研究成果,如在短波波段(1～3μm)、中波波段(3～5μm)、长波波段(8～12μm)、甚长波波段(14μm)等单色器件的成果,以及双色InAs/GaSb二类超晶格红外探测器方面的成果,如短/中波双色、短波/甚长波双色,长波/甚长波双色红外探测器等单管器件。除此之外,还展示了384×288中波波段InAs/GaSb二类超晶格红外焦平面探测器组件。     

电热涂层在红外示假中的应用

为有效提高假目标的示假效果,开展电热涂层红外示假理论和试验研究。对电热涂层模拟目标温度进行理论分析,通过电热涂料的配方设计制备不同电导率的涂层,串联接入电路后形成3个热图斑点。在假目标样机上进行应用试验。结果表明：不同电阻率梯度的电热涂层可有效实现目标的红外模拟;电热涂层整体的热补偿红外示假效果优良;电热涂层在红外示假方面具有广阔应用前景。     

三维光子晶体红外隐身材料特性

随着红外探测技术的飞速发展,红外隐身材料的研制与应用在世界各国受到强烈关注。光子晶体凭借其带隙的可调控性脱颖而出。利用带隙处于红外波段的光子晶体作为表面涂层材料能够有效改变目标的红外辐射特性,实现红外隐身。利用理论和实验验证相结合的方法,对基于胶体基元自组装技术制备蛋白石型光子晶体红外隐身材料进行研究,为新型红外隐身材料的发展提供理论指导和技术支持。根据布拉格衍射定律分别确定带隙处于红外探测仪和红外夜视仪的检测波段（3～5 μm和8～14 μm）的光子晶体胶体基元直径范围,并通过分散聚合法合成1～2.21 μm单分散性良好的聚苯乙烯胶体基元。对垂直自组装法、重力沉降法和层层自组装法3种常用的胶体基元自组装方法进行研究,提出一种恒温水浴烘培法。研究结果表明,采用该方法得到的光子晶体结构规整,带隙范围内红外透射率从80%可降至25%,红外热成像仪测试显示对60 ℃的背景材料红外隐身效果好;该方法具有实验设备和工艺简便、耗时较短（仅3 h）、适用微球种类多、阵列规整有序等优点。     

基于热管温控技术的红外伪装应用研究

为实现针对高温机动目标的红外伪装难题,试图利用热管温控组件设计高效导热散热结构,以降低机车发动机排气管的温度而实现红外伪装.首先进行了热管传热的理论计算,在此基础上建立了高温排气管热管温控红外抑制结构模型,并且搭建了模拟验证试验装置,试验结果表明采用热管温控结构可使发动机排气管的热抑制效能达到62.9％,具有明显的红外...     

长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计

基于数字微镜器件（digital micromirror device,DMD）的红外景象模拟器能够为红外系统性能测试与评估提供先进的手段。根据DMD的工作原理,确定了以分光棱镜来连接照明系统和投影系统的红外景象模拟器总体方案。探讨了红外景象模拟器投影光学系统的像差特性、光学设计和无热化的设计方法,设计了一套工作在长波红外8~12μm,F#为2.8,视场角为3°的投影光学系统,并对该系统在40~60℃之间进行光学被动式无热化设计。结果表明：该系统在所要求的温度范围内,光学传递函数均接近衍射极限,成像质量满足系统的设计要求,并具有辐射能量损失小、分辨率高、结构紧凑等特点。     

绿色伪装水基泡沫的制备与性能研究

针对水基泡沫起泡力和稳定性难以兼容、光学伪装性能差等问题,开展了新型伪装材料的研究。通过阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵复配,以及绿色伪装着色剂配色技术,制备一种高稳定绿色伪装水基泡沫,对水基泡沫的稳定性和光学伪装性能进行了分析。结果表明：水基泡沫为闭孔蜂窝结构,形状不规则,大小不均,平均尺寸为0.9～2.5 mm;在气候模拟试验中,环境温度为-2~30 ℃时,泡沫的发泡倍率为21~32倍,持续时间为73~185 h,实现了起泡力和稳定性的良好兼容;经外场试验验证,水基泡沫的持续时间满足临时伪装要求;在380~1 100 nm波段,绿色伪装水基泡沫能够模拟绿色植物的颜色和光谱反射特征,实现了可见光-近红外伪装性能,提高了绿色水基泡沫在军事伪装领域的应用。     

短切碳纤维云团对毫米波/红外复合干扰性能影响

为了研究短切碳纤维云团对毫米波/红外的复合干扰性能,构建了实验测试平台。在静风条件下进行了1.5 mm/4 mm碳纤维爆炸分散实验。研究了爆炸分散云团形成过程。测试并分析了云团对3 mm波、8 mm波和8~14μm红外的干扰性能。结果表明,爆炸方式能够有效分散短切碳纤维。在实验的弹体结构和装填参数条件下能够形成稳定的烟幕云团,呈现优良的毫米波/红外复合干扰性能。对毫米波和红外的最大衰减大于95%。对3 mm波的有效作用时间(单程衰减分贝数≥5.2 d B)不小于1 min,对8 mm波能达到30 s以上,对红外靶标的有效遮蔽时间(衰减率≥85%)大于20 s,碳纤维长度的变化对毫米波干扰性能影响较大。     

制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜设计

针对坦克红外观瞄系统的总体设计要求,为了满足战场环境下红外目标探测的需求,设计了一种制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜。摄远物镜由物镜组和中继镜组构成,焦距为-200 mm,F数为2.1,全视场角为3.6°. 探测器选用Sofradir公司生产的MARS-VLW型红外长波焦平面阵列,其分辨率为320×256像素,象元尺寸为30 μm×30 μm. 试验结果表明：在截止频率17 cy/mm时,温度-40 ℃~60 ℃范围内,该摄远物镜各视场的调制传递函数（MTF）均大约为0.5,点列图均方根半径均远小于艾利斑半径34.5 μm,并实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜虽然是针对坦克红外观瞄系统的要求而设计的,但其结构紧凑,在-40 ℃~60 ℃温度范围内,像质优良且稳定,也可用于其他红外观瞄系统。     

Infrared Emissivity Study on Semiconductor Pigment of Cd-Zn-S

Semiconductor pigment of Cd-Zn-S is synthesized through the solid state reaction method and its structure and surface morphology is characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope(SEM). It is demonstrated that the crystal lattice of the product is hexagonal. When the heat treatment temperature increases, the distortion of crystal lattice reduces. The samples annealed at different temperatures agglomerate to different degrees while the one annealed at higher temperature agglomerates clearly. The infrared emissivity of Cd-Zn-S at two window-bands of 3-5μm and 8-14μm is researched. The researched result shows that the infrared emissivity of Cd-Zn-S in 8-14μm wave bands is much higher than that in 3-5μm wave bands. The infrared emissivity decreases with the increasing of heat treatment temperature, which reason is that with the increasing of temperature, the infrared absorption decreases and the scatter by the particles rises.