[发明专利]具有波段选择低发性耐温环保型红外隐身材料及制备方法有效

专利信息
申请号: 202210278428.7 申请日: 2022-03-21
公开(公告)号: CN114806254B 公开(公告)日: 2023-04-07
发明(设计)人: 罗振涛;王才良;龙昌;王浩继;王彦淇;贾冬梅;刘柳;韦芳;韩冰 申请(专利权)人: 航天科工武汉磁电有限责任公司
主分类号: C09D5/30 分类号: C09D5/30;C09D1/00;C09D7/62;C09D7/65;C23C14/16;C23C14/35
代理公司: 武汉维盾知识产权代理事务所(普通合伙) 42244 代理人: 蒋悦
地址: 430074 湖北省武*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 具有 波段 选择 低发性 耐温 环保 红外 隐身 材料 制备 方法
【说明书】:

发明提供了一种具有波段选择低发性耐温环保型红外隐身材料及制备方法,该材料包括交替设置在基材上的红外隐身涂层和红外隐身薄膜,其中红外隐身涂层的折射率在3.55~3.74,采用液相沉积表面包覆技术对片状铝粉进行改性处理,制备得到的Al/Crsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;复合填料有效提升了红外涂层的耐温性能。红外隐身薄膜的折射率在1.12~1.25。该材料可以实现在红外探测窗口(3~5μm和8~14μm)具有红外低发射率,在非红外探测窗口具有红外高发射率。本发明的红外隐身材料能够耐受600℃以上的高温。

技术领域

本发明属于功能新材料领域,具体涉及一种具有波段选择低发性耐温环保型红外隐身材料及制备方法。

背景技术

随着科技的发展,飞行器的飞行速度不断提高,高超音速飞行器的飞行速度已经达到6马赫以上。在超音速飞行条件下,气流与机体产生剧烈的摩擦使得机身的温度迅速升高,飞行器头部雷达罩与飞行器进气道等部位的升温效应最为显著,红外辐射异常突出。红外探测器所具备的全天候性、高精度、作用距离远以及抗电磁干扰能力强等特点使其能够轻而易举的发现这些红外辐射突出的武器装备,通过红外制导,对其进行精准打击,导致武器装备发现即毁灭越发成为不可避免的事实。因此,各国越发重视发展先进有效的耐高温红外隐身技术,以此提高新一代飞行器的生存与突防能力。

所谓红外隐身技术,就是通过控制或缩减目标的红外辐射特性,减小目标与背景的红外辐射差异,从而降低目标被发现、跟踪与识别概率的技术。由斯蒂芬-玻尔兹曼定律可知,目标红外辐射能力的大小由发射率和温度决定,通过控制目标表面发射率来改变其红外辐射特征,或者控制目标表面的温度来改变目标的热红外辐射强度是实现红外隐身的两条基本途径。其中,改变目标表面发射率是目前常用的技术手段,而红外隐身涂层和红外隐身薄膜是使用频率较高的两种红外隐身材料。

红外隐身薄膜常选用Cu、Ni、Ag、Au、Pd、Pt、Rh等具有高温低发射率且抗氧化性较好的金属元素,采用磁控溅射等手段将其覆在基底上形成金属层。制备得到的红外隐身薄膜具有高温低发射率、高温稳定性好等优点,但其对高温合金具有较强的选择性,在部分金属基材表面沉积的金属薄膜结合力弱,容易脱落,并且金属薄膜在长时间的使用过程中存在元素扩散、薄膜鼓泡、团聚以及难与可见光兼容等问题。

在红外隐身涂层中,对红外发射率起决定性作用的是低发射率填料。片状铝粉无论是从理化性能还是储量与价格来说都是红外隐身涂层中的首选填料。但是,片状铝粉存在两个不可避免的问题,一是在使用过程中,特别是在高温条件下,很容易在空气中被氧化,氧化后其红外发射率会升高。二是铝粉在对红外高反射的同时,对可见光也具有很强的反射,难以实现与可见光伪装的兼容,这极大地限制了其在多波段兼容伪装材料中的应用。此外,有机树脂基红外隐身涂层的耐温性较差,只能在350℃以下长期使用,或在450℃左右的温度下短期使用。无机低发射率涂层大多以金属氧化物为低发填料,硅酸盐、磷酸盐等为粘结相所组成的一类耐高温低发射率涂层。无机粘结剂往往都能够耐受超过600℃的高温,而金属氧化物的发射率与温度一般呈现负相关的关系,温度升高,其发射率随之降低,因此无机低发射率涂层具有优异的耐温性能以及高温低发射率性能。但是无机粘结剂固化温度较高,无法实现工程化应用并且会因固化不完全造成涂层抗热震性能差等问题。

此外,无论是红外隐身涂层还是红外隐身薄膜都是按照在整个红外波段都具有较低的发射率来进行设计的,不仅覆盖了红外探测窗口,还覆盖了非红外探测窗口。但是,在全波段内实现低发射率会影响热传导的过程,导致热量的聚集、温度的上升,从而在更高的温度下难以表现出低发射率的特性。因此,如何实现在红外探测窗口波段的低发射率,非红外探测窗口波段的高发射率,兼顾红外隐身与热量辐射是当前红外隐身材料研究的一个重点方向。

发明内容

本发明提供了一种具有波段选择低发性耐温环保型红外隐身材料及制备方法,用以解决现有红外隐身材料无法在高温下长期使用、高温红外发射率过高以及难与可见光隐身兼容的问题。

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