低红外发射率材料研究进展

低红外发射率材料是目前公认的可实现飞行器红外隐身的特种功能材料。现已报道了纳米复合薄膜、单层(多层)膜结构材料、树脂/金属复合涂层、树脂/半导体复合涂层、核壳结构材料等多种类型的低红外发射率材料。介绍了上述低红外发射率材料的优缺点及最新研究进展,指出低红外发射率涂层的理论研究、红外与激光兼容隐身材料、树脂/半导体复合涂层及红外光谱选择性低发射率涂层是未来的重点研究方向。     

PS基低发射率涂层的制备与性能研究

选择苯乙烯为粘结剂,漂浮性片状铝粉(约为15μm)为填料,用简单的流延自成膜法制备了低发射率红外隐身涂层;研究了溶剂种类和填料质量分数对涂层红外发射率的影响,并对涂层的物相和微观形貌进行了表征.研究结果表明:二甲苯为溶剂时涂层发射率最低为0.511;而在苯乙烯为溶剂时铝粉显示出更好的漂浮性,涂层发射率可低至0.314....     

低红外发射率黏合剂聚异戊二烯/丙烯腈的制备研究

以异戊二烯(IP)、丙烯腈(AN)为共聚单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联单体、十二烷基硫酸钠(SDS)和烷基酚聚氧乙烯醚(TX-30)为复合乳化剂、过氧化羟基异丙苯(CHP)-硫酸亚铁为氧化还原引发体系,采用乳液聚合法合成了热红外隐身涂层用聚异戊二烯/丙烯腈黏合剂。采用红外光谱仪(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(ESEM)、红外发射率测试仪等对共聚物的结构和红外性能进行了表征。研究了共聚物的红外光谱,比较了共聚物和三元乙丙橡胶(EPDM)在8～14μm的红外吸收,并研究了共聚物中交联单体比例对共聚物在8～14μm波段的红外吸收和红外发射率的影响。结果表明:聚异戊二烯/丙烯腈黏合剂在8～14μm波段红外基本透明,红外发射率0.82,能应用于热红外隐身涂层。     

低红外发射率复合涂层最佳颜料含量模拟方法

研究了一种可用于低红外发射率复合涂层最佳颜料含量模拟的方法.基于低红外发射率复合涂层的微结构特征,引入一维光子结构的相关理论以模拟计算低红外发射率复合涂层的最佳颜料含量.为验证上述方法的可行性,采用片状铝粉为颜料,聚氨酯为粘合剂制备了两种低红外发射率聚氨酯(PU)/铝(Al)复合涂层.分别采用模拟计算和实验验证的方法对...     

EPDM基红外隐身涂层耐热性及使用寿命预测研究

从发射率变化的角度建立了红外隐身涂层失效的评价标准.根据Arrhenius公式研究了涂层寿命的估算方法.采用IR-2型发射率测试仪,测试了低红外发射率EPDM/Cu涂层在不同温度下发射率的变化,得出了涂层的最高耐受温度,并预测了涂层在不同Ma数的飞机蒙皮上的使用寿命.结果表明:涂层的最高耐受温度为523 K;涂层在1 Ma和1.5 Ma的蒙皮上的寿命分别可以达到4.91×103h和3.78×104h.理论计算结果与实验结论比较符合,这表明此预测方法在实际应用中有一定的普遍性,能够比较准确地预测红外隐身涂层的使用寿命.     

CAB对红外低发射率涂层性能的优化研究

为了优化原有红外低发射率涂层的性能,向红外低发射率涂层中加入醋酸丁酸纤维素(CAB),并对涂层进行红外发射率(8~14?m)、扫描电子显微镜(SEM)、力学性能及耐盐水性能测试。结果表明:加入醋酸丁酸纤维素可以促使涂层中铝粉定向排列并形成"镜面"结构,同时减少了涂层的表面缺陷,从而保证涂层发射率基本不变的情况下降低原有涂层的铝粉含量(由40%降低到30%),且优化后的涂层力学性能及耐盐水性能都优于原有涂层。     

红外低发射率ATO粉末的制备及其特性研究

ATO是一种优良的半导体材料，具有较低的红外发射率，可制成红外迷彩涂层，应用到军事领域。采用化学共沉淀法制备了低发射率的ATO粉末，并和特定的粘结剂制得了ATO涂层，测得了涂层的发射率和粉末的电阻，考察了影响涂层发射率和粉末电阻的因素，并对高温烧结的ATO粉末的粒径、形貌等进行了表征。     

纤维基低发射率隔热材料制备研究

兼具表面低红外发射率和隔热性能的功能纺织材料在工业及军事领域有着广泛用途。从利用低表面发射率和控制物体表面温度两方面,研究制备具有低红外发射率且隔热性能良好的功能材料。选用聚丙烯酸酯(PA)作为成膜粘结物质,研究了铝粉的粒径及用量对涂层红外发射率的影响;以不同的空心微珠为隔热填充剂,并对其用于涂层织物的隔热效果进行探究。最后,将低发射率涂层与隔热涂层进行复合,制备出兼具低发射率与隔热性能的材料。结果表明,采用400目片状铝粉时的发射率比采用600目时更低,20%的400目片状铝粉的涂层胶所制备的涂层表面的红外发射率低至0.237。由于空心微珠是较好的隔热填料,以共混15%的玻璃微珠为隔热层,以共混20%的400目片状铝粉为低红外发射率涂层,所制备的纤维基复合涂层材料的发射率为0.507,热体试样与背景温差为3.75℃,具有较好的隔热性能和低红外发射率。     

红外隐身涂料发射率的影响因素研究

介绍了红外隐身涂料发射率测试的原理及方法,同时,讨论了基底(基底材料和基底颜色)、涂刷次数、涂层表面粗糙度、老化时间对红外发射率值的影响,结果表明:红外隐身涂料的发射率随着基底发射率的增大、涂刷次数的增加和老化时间的延长而增大;光滑表面涂层的红外发射率要低于粗糙表面涂层的红外发射率.     

有机硅基低发射率复合涂层的热老化性能研究

研究了热老化对有机硅基耐热型红外低发射率涂层发射率性能的影响,并对涂层的表面粗糙度、表面结构和电导率变化进行了系统的研究.结果表明,在热老化后,随着表面结构改变,粗糙度增加,电导率减小,涂层的发射率显著升高.SEM和XRD表征结果显示,热老化后涂层中会产生Al粉的高温热氧化和有机硅树脂的热分解.随着热老化温度的上升,有机硅树脂热分解,Al粉高温热氧化,引起表面结构改变,粗糙度上升,电导率下降,导致涂层发射率显著升高.     

聚氨酯基红外-激光兼容隐身涂层性能研究

以三氧化二铬包覆片状铝粉粒子(Al/Cr2O3)为填料,聚碳酸酯基水性聚氨酯为粘合剂,涂敷于玻璃片上,自然干燥制得涂层。研究了粘合剂、填料及它们的加入量对涂层红外发射率和激光反射性能的影响。采用红外发射率测量仪和可调谐CO2激光器测试涂层在8～14μm红外发射率和10.6μm激光反射性能。结果表明:使用的粘合剂较普通水性聚氨酯发射率低,固定粘合剂量,改变填料加入量,涂层在8～14μm波段发射率和10.6μm激光的反射性能都随着包覆粒子的增加而减小,当加入量达到30%时,涂层的红外发射率可以降低至0.688,激光反射能量降至初始入射能量的1%,且涂层综合物理性能良好,达到红外—激光兼容隐身的要求。     

8~14μm波段水性红外隐身涂料研究

从基体树脂、填料和涂层综合性能三方面对8~14m波段水性红外隐身涂料进行了研究。用红外发射率测量仪测量了涂层在8~14m波段的红外发射率,用红外光谱仪测量了树脂红外吸收图谱,用扫描电镜观察了涂层表面形貌。结果表明,丙烯酸树脂在8~14m波段有较高的红外透明性,适合做涂料基体树脂;铝银浆能在涂层中形成致密的反射层,适合做红外隐身涂料的填料;填料的粒径、含量和形态都对涂层的发射率有较大的影响;选用钢板为基材,以丙烯酸树脂为基体树脂,粒径2000目、浮铝百分比为50%的铝银浆为填料,当涂层中填料含量为15%时,测得其发射率为0.34。     

Cr2O3-MnO2系高温红外陶瓷涂层的制备与研究

以MnO2、Cr2O3、CuO,TiO2粉末为原料按比例混合,制备成团聚粉末,经等离子喷涂的方法制备红外辐射涂层.采用XRD、IR、XPS和IRE-2型红外发射率测试仪分析了涂层的结构、元素分布和其在600℃,400～4000 cm-1波段范围内的红外辐射性能.发射率最高达0.90.结果表明,涂层尖晶石结构四面体间隙和八面体间隙中离子分布和价态对涂层红外发射率具有影响,随着MnO2的添加体系红外发射率呈现先增加后减少的变化.     

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.     

硅酸盐基耐高温涂层的制备及发射率研究

以水溶性无机硅酸盐为基料,以不锈钢粉为填料,制备了硅酸盐基耐高温涂层,通过正交试验,优化了获得最低发射率涂层的制备工艺.对涂层的发射率和耐热性能进行了测试,采用IR和SEM表征了涂层的结构和微观形貌.结果表明:涂层的耐热温度达600℃主要因为高键能的Si-O键及Si-O-Si键的形成,600℃热老化前后涂层在3～5 (m波段的发射率分别为0.40和0.50,发射率的升高是因为热老化后涂层表面致密度的降低.     

聚异戊二烯/丙烯腈基织物涂层在8～14Um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8～14 μm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...     

基于红外谱图的低发射率涂层用基体树脂的判定方法

提出一种以吸光度系数为指标来筛选低发射率涂层用基体树脂的判定方法。从分析丙烯酸树脂、环氧树脂和聚氨酯树脂3种树脂的傅里叶红外光谱入手,根据Lambert-Beer定律对3种树脂的红外光谱进行定量分析,得出树脂在8~14mm波段的吸光度系数曲线,并且积分求得3种树脂在该波段的平均吸光度系数。通过比较分析,丙烯酸树脂的吸光度系数最小,为0.0293mm~(-1),制得的清漆涂层的红外发射率最低,为0.90,适合作为低发射率涂层用基体树脂;最后,建立红外辐射一维传输模型,推导涂层红外发射率理论公式,理论证明了以吸光度系数为判定指标的合理性。     

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8～14 μm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.     

一种水性聚氨酯涂层红外发射率的研究

本文以铝粉作为功能填料,分别与水性聚氨酯和溶剂型聚氨酯配合制备了红外低发射率隐身涂层,并采用红外光谱、扫描电镜等手段测试了涂层的力学性能、耐溶剂性能和法向红外发射率性能。结果表明,两种功能涂层在力学性能和耐溶剂性能方面性能相当。水性涂层在3~5μm和8~14μm窗口内发射率分别为0.33和0.52,高于溶剂型涂层的0.32和0.39;涂层的发射率随着铝粉粒径的增大而降低,当粒径约为45μm时,涂层的红外发射率可降至0.34@3~5μm和0.42@8~14μm,这与溶剂型聚氨酯涂层的发射率相当。因此,采用水性聚氨酯替代溶剂型聚氨酯制备低污染性、环境友好的红外隐身涂层是有可能的。     

红外隐身材料的研究现状与进展

红外探测系统的快速发展促进了对红外隐身材料的广泛研究。红外隐身材料主要是对目标的红外辐射能进行调控,主要措施是控制目标表面红外发射率和目标表面温度,使目标与背景环境的辐射能相融合,进而达到隐身的目的。概述了红外隐身的基本原理,综述了低发射率涂层材料、控温涂层材料和智能隐身材料等红外隐身材料近几年的国内外研究现状,并展望了红外隐身材料的未来。