膨胀石墨烟幕对1.06μm和10.6μm激光的消光特性研究

为测试膨胀石墨烟幕红外激光消光特性,在分析膨胀石墨烟幕消光机理的基础上,通过测量其在不同时段的烟幕平均质量浓度和平均激光透过率,得到了膨胀石墨烟幕对1.06μm近红外和10.6μm远红外激光的质量消光系数分别为1.149 8m<'2>/g和0.820 5m<'2>/g.结果表明,膨胀石墨烟幕对两个波长的红外激光具有良好的消光和干扰效果,在光电对抗领域具有广阔的应用前景.     

纳米镍粉对1.06μm和10.6μm激光的消光性能研究（英）

在容积为20 m3的烟幕箱中测试了30 g纳米镍粉形成的烟幕对1.06μm和10.6μm激光的消光性能。其质量消光系数分别为1.542 m2.g-1、1.078 m2.g-1,沉降速度为1.035×10-3m.s-1,与常规材料的烟幕性能比较表明,纳米镍粉形成的烟幕消光性能好,悬浮时间长,是一种能有效干扰1.06μm和10.6μm激光的新型烟幕材料。     

红磷烟幕使用特性及其对红外激光的最佳消光直径

在中型烟幕柜中测试了红磷烟幕的粒度分布,计算了红磷烟幕的发烟能力和自由沉降速度以及对多种波长电磁波的衰减系数,分析了红磷烟幕的多波段消光特性及其在组合烟幕中的应用。研究表明：红磷烟幕平均直径分布在0.5～13μm;发烟能力3.9—22.9;对可见光至14μm红外的衰减系数分布在200／m～41.67/m;沉降速度远小于0.007 m/s并具有良好的组合使用特性。根据Mie理论计算了多种直径红磷烟幕粒子对1.06 μm、3.39 μm和10.6 μm激光的散射、吸收和消光效率因子。分析表明：直径显著小于入射波长的烟幕粒子的消光作用中吸收效应居主导地位;随着粒子直径增大散射效应逐渐增强;当烟幕粒子的尺度接近入射波长时散射和吸收效应趋于一致;红磷烟幕粒子对10.6μm和3.39弘m红外激光辐射的最佳消光直径分别为9.0μm和4.0μm.     

红磷与纳米氧化铝组合烟幕对10.6μm激光的消光系数研究

为了提高红磷烟幕对10.6μm激光的消光性能,在中型烟幕试验柜中分别测试了纳米氧化铝气溶胶、红磷及其组合烟幕对10.6μm激光的质量消光系数。在空气相对湿度为40%的条件下,纳米氧化铝气溶胶、红磷及其组合烟幕对入射功率为1.0W的10.6μm激光的平均质量消光系数分别为0.222,0.298,0.449m2.g-1。根据试验结果,纳米氧化铝气溶胶和红磷烟幕组合使用后可以显著改善纳米氧化铝粉体的分散特性,并使得红磷烟幕对该波段激光的质量消光系数提高50.7%。     

多频谱发烟组件结构设计与遮蔽性能

为有效对抗多模导引头，通过原位反应和复合配药技术制备一种多频谱干扰剂，同时根据发烟弹的使用预期设计、制造多频谱干扰剂配套的发烟组件。通过烟箱实验分析多频谱干扰剂的红外透过率、毫米波衰减值、可见光透过率，基于朗伯比尔定律计算其在红外、可见光波段的质量消光系数。运用静爆法对发烟组件与多频谱干扰剂的匹配效果进行测试，得到发烟组件的发烟过程、有效烟幕宽度和持续时间。实验结果表明：多频谱干扰剂在1～3μm、3～5μm、8～14μm的红外透过率分别为1.98%、3.04%、8.11%,3 mm、8 mm波的衰减值分别可达-14.52dB和-11.76d B,0.4～0.8μm可见光透过率为6.96%;1～3μm、3～5μm、8～14μm、0.4～0.8μm的质量消光系数分别为1.28m²/g、1.14m²/g、0.82m²/g、0.87m²/g；烟幕持续时间大于60s，有效烟幕宽度大于60m；装填多频谱干扰剂的发烟组件具有良好的遮蔽能力，成烟迅速，形成的烟幕云团稳定，是干扰多模导引头的一种有效方法。     

超细赤磷的安定性及发烟剂烟幕对10.6 μm激光的消光性能

采用无机-有机双层微胶囊包覆法对超细赤磷进行处理,研究其安定性,将处理后的超细赤磷与氧化剂等混合配制成发烟剂,测定其烟幕对激光的消光性能。结果表明,超细赤磷包覆后安定性大大提高,其烟幕对10.6μm激光具有优异的遮蔽效果,透过率降到14%以下。     

五帧差分法提取实测红外烟幕图像的特征参数

为提取实测红外烟幕的效应特征量(烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积、遮蔽时间)和运动特征量(垂直方向、水平方向的扩散速度)参数,设计了野外测量红外烟幕的试验场地布置方案,应用红外热像仪采集了红外烟幕弹在112 s内爆炸和扩散过程的视频数据,采用了五帧差分法对红外热像仪视频序列中的红外烟幕进行分割和提取,得到了红外烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域,并根据场地布置的几何关系对试验结果进行了风向修正,以红外烟幕图像像素点为基本单元,对红外热像仪视频序列中每一帧烟幕的效应特征量区域和运动特征量区域中每一个像素点所代表的实际烟幕高度数值和宽度数值进行了求解,进而得到红外烟幕的效应特征量和运动特征量参数.经实测红外烟幕视频分析验证,该方法可以快速提取红外烟幕特征参数,其爆炸瞬间烟幕宽度、烟幕高度、烟幕遮蔽面积迅速增加至4.7 m,5.2 m,24.2 m2,水平沿风速方向的烟幕前沿扩散速度达到了126 m·s-1,垂直方向烟幕前沿扩散的速度达到了146.3 m·s-1.对研究红外烟幕扩散仿真方程的修正、作战效能评估、作战运用具有较高的实际应用价值.     

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。     

氧化剂对红磷烟幕抗10.6 μm激光性能的影响研究

在红磷发烟剂中分别加入四氧化三铁、三氧化二铁、氧化锰、硝酸铯、硝酸锶等氧化剂和可燃剂金属镁配制成六种发烟剂,在烟幕试验柜中测试了这六种不同配方烟幕的成烟时间、沉降速度和对10.6μm激光消光系数。研究表明,硝酸铯或硝酸锶作氧化剂时,烟幕的成烟时间分别为20 s和15 s,沉降速度分别为0.0021 m.s-1和0.0019 m.s-1,可以改善发烟剂的燃烧性能,而且烟幕对10.6μm激光的消光能力提高了41.9%和38.7%,因此,硝酸锶更适合作红磷烟幕的氧化剂。     

气凝胶基复合含能材料的制备及其红外遮蔽性能研究

为研究以二氧化硅气凝胶颗粒材料为骨架的复合型抗红外烟幕的制备及其红外波段遮蔽性能,分别将硝化棉、硝酸钠充填到气凝胶内部孔道中制备出气凝胶/NC、气凝胶/NaNO_3两种复合材料,将其掺杂到常规发烟剂中制备几组复合发烟剂,并对发烟剂红外遮蔽性能进行了研究。研究结果表明:掺杂气凝胶/NC复合材料的发烟剂所形成的烟幕对红外具有明显的遮蔽效果,8~14μm波段红外透过率低至3.37%;当气凝胶复合材料的掺杂量为7%时,烟幕对红外的干扰效果最佳。     

真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能研究

基于外层空间高真空的特点,为研究红外干扰材料在外层空间的适用性,实验研究了真空中石墨微粉烟幕的红外消光性能,并与常压下石墨微粉烟幕消光性能进行了比较.结果表明,石墨微粉烟幕在真空度0.03MPa的环境中具有良好的红外消光性能,但弱于常压下的消光能力.分析表明,当真空度较高时,烟幕微粒的沉积速率加快,烟幕有效质量浓度及微粒数浓度减小,烟幕消光性能降低.     

一种燃烧型抗红外/毫米波双模发烟剂研究

为对抗红外,毫米波双模制导武器系统,研制了一种以可膨胀石墨、富碳化合物作为主要成烟组分的新型发烟剂。介绍了发烟剂配方,并就该药剂在烟箱内产生的烟幕进行了性能测试。结果显示,烟幕对35μm、8一14μm红外辐射的透过率小于15％,对3mm、8mm波衰减值大于10dB,实现了—剂干扰多频谱的发烟剂设计,     

碳纳米材料红外图像遮蔽特性研究

碳纳米材料是一种新型材料,具有尺度小、重量轻、导电及吸波性能好等特点.为了探索碳纳米材料在干扰红外成像制导武器方面的应用,利用大型烟幕箱研究了碳纳米管、纳米碳纤维、纳米石墨几种碳纳米材料对8～12 μm波段红外图像的遮蔽特性.结果表明,碳纳米材料对红外辐射由于吸收和散射双重作用,具有很好的远红外消光作用,质量消光系数最小和最大值分别为0.8884 m2·g-1和2.6226 m2·g-1.     

可膨胀石墨发烟剂对毫米波衰减性能的实验研究

本文在分析可膨胀石墨膨胀机理的基础上,实验研究了可膨胀石墨发烟剂产生的膨胀石墨烟幕对3mm波、8mm波的衰减性能。结果显示,膨胀石墨烟幕能够较好地衰减3mm波和8mm波辐射,其衰减性能随可膨胀石墨的粒度减小而下降,利用可膨胀石墨发烟剂产生的烟幕来干扰毫米波雷达探测是可行的。     

HC基新型抗红外发烟剂研究

分析了传统HC烟幕对可见光和红外的遮蔽特性，针对HC发烟剂配方的局限性和发烟原理，通过用镁粉代替锌粉，用氧化锰代替氧化锌，添加红磷和富碳有机化合物等途径并结合大量实验确定了系列抗红外发烟剂配方。在中型烟幕试验柜中对该系列配方的发烟剂形成的烟幕的抗红外性能进行了测试评价，给出了具体的评价试验方法和典型烟幕对红外目标进行遮蔽的热成像图。在此基础上优选了两种HC基的新型抗红外发烟剂，给出了相应的红外消光系数测定数据与傅立叶变换红外光谱。与传统的HC烟幕相比，新研究的HC10号和HC06号抗红外发烟剂形成的烟幕在3—5μm和8—14μm波段的红外消光系数分别增大了41．86％和78．46％，使传统HC烟幕的抗红外性能得到显著提高，尤其是在远红外波段效果更为明显。     

可膨胀石墨用作抗红外/毫米波双模发烟剂的研究

为了获取一种性能较佳的毫米波发烟剂材料,就JF-150可膨胀石墨对3mm和8mm波的衰减性能进行了实验研究,在此基础上,以JF-150可膨胀石墨作为重要组分设计了一种抗红外/毫米波发烟剂配方,采用红外热像仪及毫米波辐射计测试了该发烟剂形成的烟幕对3mm和8mm波的衰减特性。结果表明,可膨胀石墨对3mm和8mm波单程最大衰减分别为17.0dB、16.6dB,优于铝箔条衰减效果;60g可膨胀石墨发烟剂对3mm和8mm波单程最大衰减值均大于10dB,干扰时间约为20s。可膨胀石墨是一种用于制造抗红外/毫米波双模发烟剂的良好材料。     

镀镍石墨烯制备及红外干扰性能

为了研究镀镍石墨烯的红外消光性能,探索消光较佳的工艺条件,采用氧化还原和化学镀的方法制备了镀镍石墨烯,通过正交试验设计,以红外衰减率为评价指标,分析了各因素对镀镍石墨烯消光性能的影响,确定了红外消光较佳的工艺条件。利用烟幕箱试验,测试了镀镍石墨烯的红外透过率。基于“Lambert-Beer”定律,通过线性拟合计算了镀镍石墨烯的平均质量消光系数,并与镀前进行了对比分析。结果表明：红外消光较佳的镀镍石墨烯的制备工艺参数为：六水合硫酸镍的浓度为20 g·L^-1,次磷酸钠的浓度为24 g·L^-1,柠檬酸钠的浓度为10 g·L^-1,施镀温度为65℃。该条件下制备的镀镍石墨烯在中远红外波段均表现出非常好的红外消光能力。对于3～5μm和8～14μm红外波段,镀镍石墨烯的平均质量消光系数分别为2.38 m2·g-1和2.19 m²·g^-1。与改性前的石墨烯相比,镀镍石墨烯在中远红外波段的平均质量消光系数分别提高了30%和35%,具有更广阔的应用前景。     

疏水纳米SiO_2改性鳞片石墨的流动性及红外干扰性能（英文）

为研究疏水纳米SiO_2改性鳞片石墨的分散性能和红外干扰效能,采用粉体特性测试仪测定了改性前后鳞片石墨粒子的流动性。采用气流分散的方式将鳞片石墨粒子分散在烟幕箱中形成烟幕。测试了烟幕的质量浓度和红外光谱透过率。依据搅拌沉降模型,计算得到了烟幕的沉降速度。结果表明,用质量分数为4.0%的疏水纳米SiO_2改性鳞片石墨的Carr流动性指数最高,达到了61,同时鳞片石墨粒子的沉降速度也从改性前的2.288×10-3m·s~(-1)降至改性后的1.125×10-3m·s~(-1),形成的烟幕在3~5μm和8~12μm波段的平均红外光谱透过率也分别从0.3895%和0.7288%降为0.072%和0.176%。疏水纳米SiO_2对鳞片石墨表面的物理修饰,有效改善了鳞片石墨粒子的流动性和分散性能,显著提高了鳞片石墨形成烟幕的留空持续时间和红外干扰性能。     

赤磷对改进型HC发烟剂烟幕性能影响的试验研究

以改进型HC发烟剂为基础配方，试验研究了发烟剂中赤磷的含量对所成烟幕的红外光谱透过率，初始浓度和沉降速度及烟幕粒谱分布的影响。试验结果表明，当烟剂中不含赤磷时，其烟幕在8－14μm波段的红外光谱平均透过率为22．4％，当发烟剂中赤磷含量为10％时，形成的烟幕在8－14μm波段的红外光谱平均透过率降至7．8％。     

层状超分子烟幕材料红外干扰性能研究

采用水热合成法制备不同粒径的碳酸根插层水滑石(Mg Al-CO3-LDHs),经过硬脂酸表面疏水改性,最终制备得到具有疏水性的层状超分子烟幕材料。利用XRD、SEM、FTIR等手段进行结构表征,并采用烟箱对其红外干扰性能进行研究。结果表明:7~10μm的层状超分子烟幕材料在3~5μm和8~14μm的红外辐射具有显著的衰减效应,经过助剂复配后衰减率可达95%以上;此外,层状超分子烟幕材料还具有非导电、易清洗、绿色环保等优点,有望成为新一代抗红外烟幕材料。