红外隐身纤维的制备
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红外隐身纤维的制备及其结构性能研究
学生： 导师：
➢ 国内外现状 ➢ 研究的目的与意义 ➢ 研究内容 ➢ 研究方法 ➢ 计划进度
国内外研究现状
• 隐身技术 • 隐身材料 • 红外隐身原理
• 红外隐身涂料 • 红外隐身纤维
隐身技术
隐身技术是一门减弱武器装备的雷达、红外、 可见光和声音等可探测信息特征的综合技术。
• G. Fabbri等发现，涂层厚度的增加，光谱质量明显降 低。
• 李艳红等研究表明，研磨时间的延长将降低颜料粉体 的红外发射率，研磨时间应在15min~25min。
红外隐身纤维
✓ 红外隐身纤维是指在红外窗口中有低发射率，低的太 阳能吸收率，高反射率的一类复合材料。
✓ 由于涉及军事机密，因此国外有关红外隐身纤维的报 道，不论期刊还是专利都很少。
红外隐身技术
红外技术的发展以红外线的物理特性为基础。
红外是一种电磁波，处于可见光谱红光之外，突出 特点是热作用显著。
可分为四个波段： 近红外(l~3μm)、 中红外(3~8μm)、 远红外(8~14μm)、 超远红外(50~100μm)
红外隐身技术的原理
物体红外辐射参量由斯蒂芬-玻尔兹曼定律决定：
红外隐身纤维
• 美国《防务新闻》美国正在研制一种低成本射频吸波材料，可以用 作纤维使用，明显降低人体的红外信号特征。
• 瑞典的Diab BarracudaAB公司，其伪装产品具有国际先进水平。
• 德国的Pusch Gunter发明了一种伪装网，在雷达波段、可见光隐身 及红外波段产生逼近环境（树木）的辐射。
● 无机粘合剂：无机磷酸盐、铬酸盐
• 余大斌等改性后的乙丙橡胶树脂具有较低的εTIR，可用 作红外隐身涂料的粘合剂。
• 谢国华等研究表明，氟碳树脂在TIR频段仅有微弱的吸 收，并且具有优异的环境稳定性，非常适合于特定波段 的红外涂层。
• 材料的发射率不但取决于材料本身的性质，而且取决 于其表观的物理状态。
粘合剂——主要成膜物质，满足力学性能和加工性能， 和填料有较好的相容性，与底材有较好的粘接性，工 作条件下的结构稳定性等特点。
填料选用应符合以下要求：
• 在红外波段有较低的发射率； • 在近红外波段具有较低的吸收率； • 能与雷达、可见光和近红外等波段的隐身要求兼容。
填料分类
• 金属填料：Al、Zn、Sn和Au等。金属对涂料的发射率有 较强的调节作用。
是现代战争中先敌制胜技术和力量倍增技术， 也是世界各国竞相发展的高新技术。
隐身技术的分类：
➢雷达隐身 ➢红外隐身
➢可见光隐身 ➢声波隐身
隐身材料
国内外隐身材料主要两种：
单一型 复合型
涂料型材料 多层材料 夹芯材料 纳米复合材料
单一型隐身材料
• 导电高聚物：材料重量轻、材料组成可控性好、导电率变 化范围大。
• 华东理工大学中心用表面包覆了二氧化硅的铝片作红外隐 身涂料的颜料，很好的解决了铝片抗氧化性弱的缺点，所 得涂层的发射率仅为0.35。
粘合剂具备条件: • 是要有红外波段高透明或低吸收性能; • 是有良好的物理机械性能
粘合剂：
● 有机粘合剂：红外透明性，Kraton树脂、氯化 聚苯乙烯和丁基橡胶
✓ 美国已研制出由红外热隐身的面漆加雷达吸波底涂层 构成的材料，不仅可以吸波，还能抑制红外波的发射。
红外隐身技术的现状
➢ 随着红外探测技术的发展和先进红外探测器的问
世，红外探测在现代战争中占有越来越重要的地位。
➢海湾战争中美国击落的飞机有40%是由红外制导 的空对空导弹击中，红外隐身材料的研究已成为趋 势。
• 美海军研究实验室用铜或镍对脂肪中提取的生物材料金属 化，并与乙烯制成介电板，该板不仅有雷达吸波效果，还 有较低的红外发射率。
• 中科院万梅香等人研制的导电高聚物涂层材料不仅在雷达 波段有较小的反射率，红外发射率可小于0. 4。
涂料型隐身材料
涂料型红外隐身材料：方便灵活、吸收性能好等
邵春明等以铜粉为填料，三元乙丙橡胶接枝马来 酸酐 （EPDM-g-MAH）为粘合剂制备红外隐身涂 层，可将发射率降低至0.15。
夹芯材料
夹芯材料一般由面板和芯组成。面板为透波材料，芯 为电磁损耗材料和红外隐身材料。
美国专利报道了一种夹芯材料，具有良好的承载和隐 身的双重功能，是一种极具发展潜力的红外/雷达多功 能隐身材料。
纳米复合材料
✓ 纳米材料具有很好的磁导率和红外辐射率，在较宽的 频带内有效。
✓ 国外开发的纳米超细金属颗粒涂层，具有强烈的表面 效应，可用于雷达波和红外隐身。
• 着色填料：金属氧化物和氢氧化物、硫化物、硒体填料：SnO2和In2O3。
• Tschulena等研究表明金属颜料粒子直径/厚度(或长度)比 越大，降低红外波段发射率的效果越明显。
• 王自荣等研究表明，ITO质量分数的提高将降低涂层的发 射率，但当ITO质量分数超过25%时，发射率不再降低。
W=εσT4
（1）
式中：W ———物体的总辐射出射度; σ———玻耳兹曼常数; ε———物体的比辐射率; T ———物体的绝对温度。
红外隐身材料具有较低的红外吸收率和一定的隔热能力。
红外隐身涂料
红外隐身涂料通过调节目标表面的发射率，降低目标与背 景的反差，从而达到隐身的目的。
获得低发射率涂料是红外隐身涂料的关键。
多层隐身材料
• 多层隐身材料中最常见的是涂敷型双层材料。一般由 微波吸收底层和红外吸收面层组成。
• 德国Boehne研制了一种双层材料，底层有雷达吸收 剂，阻燃剂和橡胶粘合剂。面层有低发射率的颜料。 对雷达，红外，阻燃有良好的效果。
• Pusch等人研制了有基层、金属反射层和隐形漆层的 多层宽波段多功能隐身材料。对可见光、红外线和雷 达波都有隐身效果。
红外隐身涂料（主要性能指标）： ➢ 目标表面的发射率ETIR、 ➢ 可见光和近红外波段的太阳能吸收率ASUN、 ➢ 其它波段红外特性的兼容性
红外隐身涂料
红外隐身涂料主要由填料和粘合剂组成。
填料——影响涂料红外性能的最重要因素。填料的组成、 颗粒大小、形状以及在涂料中的含量和分散状态等因 素都能影响涂层的辐射效果。
• 美国研究厘米波、毫米波兼容可见光、近红外、热红外多频谱隐身 伪装网，预期2000年投入使用。
学生： 导师：
➢ 国内外现状 ➢ 研究的目的与意义 ➢ 研究内容 ➢ 研究方法 ➢ 计划进度
国内外研究现状
• 隐身技术 • 隐身材料 • 红外隐身原理
• 红外隐身涂料 • 红外隐身纤维
隐身技术
隐身技术是一门减弱武器装备的雷达、红外、 可见光和声音等可探测信息特征的综合技术。
• G. Fabbri等发现，涂层厚度的增加，光谱质量明显降 低。
• 李艳红等研究表明，研磨时间的延长将降低颜料粉体 的红外发射率，研磨时间应在15min~25min。
红外隐身纤维
✓ 红外隐身纤维是指在红外窗口中有低发射率，低的太 阳能吸收率，高反射率的一类复合材料。
✓ 由于涉及军事机密，因此国外有关红外隐身纤维的报 道，不论期刊还是专利都很少。
红外隐身技术
红外技术的发展以红外线的物理特性为基础。
红外是一种电磁波，处于可见光谱红光之外，突出 特点是热作用显著。
可分为四个波段： 近红外(l~3μm)、 中红外(3~8μm)、 远红外(8~14μm)、 超远红外(50~100μm)
红外隐身技术的原理
物体红外辐射参量由斯蒂芬-玻尔兹曼定律决定：
红外隐身纤维
• 美国《防务新闻》美国正在研制一种低成本射频吸波材料，可以用 作纤维使用，明显降低人体的红外信号特征。
• 瑞典的Diab BarracudaAB公司，其伪装产品具有国际先进水平。
• 德国的Pusch Gunter发明了一种伪装网，在雷达波段、可见光隐身 及红外波段产生逼近环境（树木）的辐射。
● 无机粘合剂：无机磷酸盐、铬酸盐
• 余大斌等改性后的乙丙橡胶树脂具有较低的εTIR，可用 作红外隐身涂料的粘合剂。
• 谢国华等研究表明，氟碳树脂在TIR频段仅有微弱的吸 收，并且具有优异的环境稳定性，非常适合于特定波段 的红外涂层。
• 材料的发射率不但取决于材料本身的性质，而且取决 于其表观的物理状态。
粘合剂——主要成膜物质，满足力学性能和加工性能， 和填料有较好的相容性，与底材有较好的粘接性，工 作条件下的结构稳定性等特点。
填料选用应符合以下要求：
• 在红外波段有较低的发射率； • 在近红外波段具有较低的吸收率； • 能与雷达、可见光和近红外等波段的隐身要求兼容。
填料分类
• 金属填料：Al、Zn、Sn和Au等。金属对涂料的发射率有 较强的调节作用。
是现代战争中先敌制胜技术和力量倍增技术， 也是世界各国竞相发展的高新技术。
隐身技术的分类：
➢雷达隐身 ➢红外隐身
➢可见光隐身 ➢声波隐身
隐身材料
国内外隐身材料主要两种：
单一型 复合型
涂料型材料 多层材料 夹芯材料 纳米复合材料
单一型隐身材料
• 导电高聚物：材料重量轻、材料组成可控性好、导电率变 化范围大。
• 华东理工大学中心用表面包覆了二氧化硅的铝片作红外隐 身涂料的颜料，很好的解决了铝片抗氧化性弱的缺点，所 得涂层的发射率仅为0.35。
粘合剂具备条件: • 是要有红外波段高透明或低吸收性能; • 是有良好的物理机械性能
粘合剂：
● 有机粘合剂：红外透明性，Kraton树脂、氯化 聚苯乙烯和丁基橡胶
✓ 美国已研制出由红外热隐身的面漆加雷达吸波底涂层 构成的材料，不仅可以吸波，还能抑制红外波的发射。
红外隐身技术的现状
➢ 随着红外探测技术的发展和先进红外探测器的问
世，红外探测在现代战争中占有越来越重要的地位。
➢海湾战争中美国击落的飞机有40%是由红外制导 的空对空导弹击中，红外隐身材料的研究已成为趋 势。
• 美海军研究实验室用铜或镍对脂肪中提取的生物材料金属 化，并与乙烯制成介电板，该板不仅有雷达吸波效果，还 有较低的红外发射率。
• 中科院万梅香等人研制的导电高聚物涂层材料不仅在雷达 波段有较小的反射率，红外发射率可小于0. 4。
涂料型隐身材料
涂料型红外隐身材料：方便灵活、吸收性能好等
邵春明等以铜粉为填料，三元乙丙橡胶接枝马来 酸酐 （EPDM-g-MAH）为粘合剂制备红外隐身涂 层，可将发射率降低至0.15。
夹芯材料
夹芯材料一般由面板和芯组成。面板为透波材料，芯 为电磁损耗材料和红外隐身材料。
美国专利报道了一种夹芯材料，具有良好的承载和隐 身的双重功能，是一种极具发展潜力的红外/雷达多功 能隐身材料。
纳米复合材料
✓ 纳米材料具有很好的磁导率和红外辐射率，在较宽的 频带内有效。
✓ 国外开发的纳米超细金属颗粒涂层，具有强烈的表面 效应，可用于雷达波和红外隐身。
• 着色填料：金属氧化物和氢氧化物、硫化物、硒体填料：SnO2和In2O3。
• Tschulena等研究表明金属颜料粒子直径/厚度(或长度)比 越大，降低红外波段发射率的效果越明显。
• 王自荣等研究表明，ITO质量分数的提高将降低涂层的发 射率，但当ITO质量分数超过25%时，发射率不再降低。
W=εσT4
（1）
式中：W ———物体的总辐射出射度; σ———玻耳兹曼常数; ε———物体的比辐射率; T ———物体的绝对温度。
红外隐身材料具有较低的红外吸收率和一定的隔热能力。
红外隐身涂料
红外隐身涂料通过调节目标表面的发射率，降低目标与背 景的反差，从而达到隐身的目的。
获得低发射率涂料是红外隐身涂料的关键。
多层隐身材料
• 多层隐身材料中最常见的是涂敷型双层材料。一般由 微波吸收底层和红外吸收面层组成。
• 德国Boehne研制了一种双层材料，底层有雷达吸收 剂，阻燃剂和橡胶粘合剂。面层有低发射率的颜料。 对雷达，红外，阻燃有良好的效果。
• Pusch等人研制了有基层、金属反射层和隐形漆层的 多层宽波段多功能隐身材料。对可见光、红外线和雷 达波都有隐身效果。
红外隐身涂料（主要性能指标）： ➢ 目标表面的发射率ETIR、 ➢ 可见光和近红外波段的太阳能吸收率ASUN、 ➢ 其它波段红外特性的兼容性
红外隐身涂料
红外隐身涂料主要由填料和粘合剂组成。
填料——影响涂料红外性能的最重要因素。填料的组成、 颗粒大小、形状以及在涂料中的含量和分散状态等因 素都能影响涂层的辐射效果。
• 美国研究厘米波、毫米波兼容可见光、近红外、热红外多频谱隐身 伪装网，预期2000年投入使用。