[发明专利]一种红外、微波兼容的低可探测性结构材料及其制备方法有效
申请号: | 202010848868.2 | 申请日: | 2020-08-21 |
公开(公告)号: | CN112009039B | 公开(公告)日: | 2023-06-30 |
发明(设计)人: | 罗先刚;黄成;彭金强;蒲明博 | 申请(专利权)人: | 中国科学院光电技术研究所 |
主分类号: | B32B7/023 | 分类号: | B32B7/023;B32B5/14;B32B5/02;B32B9/04;B32B17/00;H05K9/00 |
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地址: | 610209 *** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 红外 微波 兼容 探测 结构 材料 及其 制备 方法 | ||
本发明公开了一种红外、微波兼容的低可探测性结构材料及其制备方法。该材料为层状结构,从上到下依次为:红外结构材料层、红外介质层、频选层、频选基底层、微波介质层、微波结构材料层、屏蔽底层;其中,红外结构材料层主要由呈周期性排布的混合尺寸金属微结构组成;红外介质层为在红外窗口具有良好透波特性的材料;频选层为周期性排布的金属结构组成;频选基底层为频选层提供平整的表面;微波介质层为微波段常用的透波材料,微波结构材料层为周期图案排布的损耗性电阻膜层;屏蔽底层为高电导率的碳纤维复合材料构成;本发明提出的结构材料,可设计性强,具有宽频微波吸收、红外低发射率和散热性能优异等特性,可实现红外与微波兼容低可探测性。
技术领域
本发明属于电磁波防护技术领域,尤其涉及一种红外、微波兼容的低可探测性结构材料及其制备方法。
背景技术
随着复合探测与制导技术的快速发展,单一频段的低可探测性技术已难以满足武器装备的发展需求。因此有必要发展多波段兼容的低可探测性材料技术。目前红外、微波是常用的探测和制导手段,但同一材料实现红外、微波兼容的低可探测性存在固有矛盾,原因在于红外伪装需要材料具有低吸收率和高反射特性,而微波低可探测性则要求材料能实现电磁强吸收、低反射特性。因此如何破解上述技术矛盾,一直以来都是本领域研究的热点。由于红外和微波存在明显的频段差异,超材料技术可通过材料结构的精心设计实现跨波段工作,有望为上述问题解决提供新的技术思路。
发明专利ZL201711498947.X、ZL201610837738.2、ZL201310078127.0、ZL201110052236.6 分别公开了四种红外、微波兼容低可探测性材料及其制备方法,通过采用超材料技术实现了红外、微波兼容低可探测性,虽然上述专利实现了在波长为3~5um和8~14um之间低发射率,但是在其他波段,例如5~8um范围内发射率也低,会导致物体散热效果差,物体本身温度会急剧升高,易被探测从而增加暴露的风险
发明专利CN106393847A采用多层膜的设计方案研制出红外伪装材料,在3~5um范围内发射率低于0.3,在5~8um范围内实现了高辐射,具有良好的红外伪装和热稳定性,但是在8~14um范围内不具备红外伪装效果,以及不兼顾微波低可探测性性能,同时,由于膜层数量太多导致材料加工难度大、成本高。
发明内容
针对以上问题,本发明提出了一种红外、微波兼容的低可探测性结构材料及其制备方法,实现红外、微波兼容低可探测性的同时,在非大气窗口具备高的红外发射率,使得目标具有优异的热稳定性,从而大幅度提高了自身安全。本发明属于电磁波防护技术领域,尤其涉及到红外、微波低可探测性材料及其制备方法。
本发明采用的技术方案为:一种红外、微波兼容的低可探测性结构材料及其制备方法。该材料为层状结构,从上到下依次为:红外结构材料层、红外介质层、频选层、频选基底层、微波介质层、微波结构材料层、屏蔽底层;其中,红外结构材料层主要由呈周期性排布的混合尺寸金属微结构组成;红外介质层为在红外窗口具有良好透波特性的材料;频选层为周期性排布的金属结构组成;频选基底层为频选层提供平整的表面;微波介质层为微波段常用的透波材料,微波结构材料层为周期图案排布的损耗性电阻膜层;屏蔽底层为高电导率的碳纤维复合材料构成;
本发明提出的该结构材料,可设计性强,具有宽频微波吸收和红外低发射率特性,可实现红外与微波兼容低可探测性。此外,该材料还具有优异的散热性能,能够有效地解决红外伪装与热平衡管理这一矛盾。
所述的频选层金属结构材料包括金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)或铝(Al)。所述的频选层周期性金属结构是指呈正方形阵列分布的贴片图案,前述正方形贴片边长为0.3mm~2mm,正方形贴片边长与贴片周期的尺寸比为0.85~0.98,厚度1μm~15μm。
所述的频选层基底材料为PET或PI等薄膜材料。
所述的红外介质层材料包括ZnO、ZnS、CdS、ZnTe等其中一种,在3μm~14μm波长范围内具有优异的透波特性。
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