红外隐身涂层材料的研发
发表时间:2019-10-10 02:47:30 作者:雕刻机

标体,主要是通过可变发射率或者低发射率材料来控制目标的热辐射、太阳能吸收率和隔热能力。红外隐身涂层以低发射率为目标,通过将大部分电磁波在材料表面反射掉的方式来降低材料的红外辐射,也即通过高反射率来降低对电磁波的吸收,因此,具有高介电常数的金属及半导体材料由于能够有效反射电磁波,成为最主要的低发射率材料,其微观结构、颗粒形貌、取向分布等决定着涂层的性能。

常见的低发射率金属材料包括 Al,Ag,Cu 等。通过成分、形貌等进行改性是该类材料研究的重点。片状化形貌有利于提高介电极化,进而提高反射率,降低发射率。南京航空航天大学通过层离技术,将 Cu 与助剂一起球磨形成具有表面包覆的片状颗粒,层离后的 Cu 颗粒集中在涂层表面并获得了低于 0.1 的发射率。西安交通大学对 Cu 进行了改性处理,包覆了聚乙烯蜡的 Cu 粉末具备了一定的抗氧化性能,在经过长时间老化后,发射率的变化情况优于未包覆的 Cu 涂层。对于Al涂层,经过热老化处理,由于 Al 颗粒氧化以及粘接剂的分解,使得 Al/聚硅氧烷复合物表面结构、粗糙度以及电导率发生变化,从而提高了红外发射率。意大利和芬兰的研究人员通过银纳米线的随机混合,形成具有一定频率选择特性的低发射率涂层。

红外低发射率涂层的性能还与粘接剂吸收性能密切相关。由于金属涂料在涂层表面的作用很强,所以,通过涂层制备技术以及粘接剂控制金属涂料的排列分布,是改善红外低发射率涂层实现背景应用的关键之一。所选择的红外低吸收率粘接剂体系包括: 丙烯酸树脂、环氧树脂和聚酯树脂。在低发射率涂层的制备中,为了获得适度的黏度,湿涂层常含有许多有机溶剂。当溶剂分子向涂层上表面扩散时,对Al薄片形成的浮力影响Al涂料在涂层中的分布。环氧树脂黏度最低,因此在涂层干燥过程中产生的浮力最大,涂层表面片状Al粉密度最高,而丙烯酸树脂涂层表面 Al 粉密度最低。由于电磁波入射到涂层时,表面的反射最大,随着涂层厚度逐渐衰减,因此表面 Al 粉排布越平整、密度越大,反射就越好。另外,通过在低发射率材料 Cu 表面包覆 Al ,也可提高低发射率涂层的防腐蚀能力。

红外隐身涂层材料的研发一个重要方向是多频谱兼容隐身性能。红外雷达兼容涂层设计主要有两种方式: 一种是复合材料技术,将红外、雷达隐身涂层材料以各种方式复合在一起,形成两种性能兼备的隐身涂层,但是两类材料的性能常常会相互影响,难以达到单类涂层的隐身性能; 另一种是采用人工滤波结构,通过红外高反射雷达高吸收的方式实现隐身兼容。