热红外隐身涂料的研制与应用

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1、哈尔滨理工大学论文热红外隐身涂料的研制与应用学科、专业名称：化学与环境工程学院化学工程与工艺专业学生姓名：高冠雄，化工09-3班26号指导教师姓名：王虹2012年4月29日5摘要：简述了热红外隐身的机理、热红外隐身涂料的组成，综述了国内外热红外隐身涂料的研究现状，并分析了其发展方向。关键词：热红外隐身；隐身涂料；热伪装；红外发射率引言自20世纪50年代开始，红外探测技术在军事领域的研究及应用不断深入并日趋完善。作为非常成熟的技术，它己在侦察、精确制导、火控等方面显示出巨大的威力。与此同时，作为矛盾的另一面，针对红外探测隐身技术的研究自然成为人们十分关注的课题。

2、作为热抑制技术中主要的技术手段和材料，低发射率隐身涂料具有使用方便、工艺简单、品种多样、成本低廉等优点，因此一直是各国隐身技术研究的重点，在热红外隐身技术中占有重要地位。1热红外隐身的机理红外探测系统是依靠探测目标自身和背景的辐射差别来发现和识别目标。红外隐身涂料主要针对红外热像仪的侦察，在降低目标在红外波段的亮度，掩盖或变形目标在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。在斯蒂芬一玻耳兹曼定律中:4式中，ε为物体的发射率，σ为斯蒂芬一玻耳兹曼常量;T为目标的绝对温度。从玻耳兹曼定律可以看出，由于目标的辐射强度与ε和T4成正比，所以实现红外隐身最有效的途径

3、是降低材料的发射率和控制目标的表面温度[1]。实现红外隐身的途径，从理论上可以从4个方面来实现:(1)改变目标的红外辐射特征，使目标的红外辐射波段避开红外大气窗日或红外制导导弹的工作频率;(2)降低目标的红外辐射强度，主要为降温和采用低发射率材料;(3)控制目标红外辐射的传输过程，增加其在传输过程中的吸收、散射和反射以改变目标红外辐射的功率分布;(4)干扰目标的红外辐射信号，造成假象。热红外隐身材料主要从第两个途径来实现目标的伪装。采用热红外隐身材料的目的就是使目标和背景的辐射能量差减小到红外探测器探测不到或识别不出的程度，因此对红外隐身材料，一方面要求其与背

4、景的辐射能量差要小，另一方面要求其响应频带要宽，即要求该材料的覆盖波段为3-5μm和8-14μm,同时要有利于实现多波段兼容。红外隐身材料按照其工作原理可分为降温材料、低发射率材料、热迷彩材料、变频材料、杂化材料和双层材料。日前，报道较多，应用较广的主要为降温材料和低发射率材料。2热红外隐身涂料的组成及研究现状中红外、远红外隐身涂料是一种使3~5μm和8~14μm工作波段的红外线探测设备难以探测或造成错觉的隐身技术，也称为热红外隐身涂料。目前，以降低发射率为目标的热红外隐身涂料主要性能指标是：目标表面的发射率εTIR包括3~5μm和8~14μm中远红外波段），

5、在可见光和近红外波段的太阳能吸收率ASUN5及其他波段隐身要求的兼容性[2]。它主要包括颜填料、基料和添加剂三部分。2.1颜料颜料是决定材料发射率、吸收率、以及与可见光、近红外隐身兼容性的关键成分。其中的颜料可分为金属颜料、着色颜料和半导体颜料3类。金属颜料对降低涂料的红外比辐射率效果最好，着色颜料主要用于改善涂料的可见光隐身特性，而掺杂半导体颜料是使涂料同时具有红外隐身和宙达隐身两种功能的有效途径。金属颜料是迄今为止报道较多的热隐身颜料。从基尔霍夫定律可知，不透明体的反射率越高，发射率就越低，而金属粉末一般为不透明体，因此其发射率一般都较低。适用的金属或合金

6、颜料有Al、还原Fe,Cu,Zn,N,Sn,Au等，其涂层的红外发射率如表1。表1几种金属颜料粉末及其涂料的红外发射率金属颜料粉末发射率涂料发射率（酚醛树脂为粘合剂）Al0.4780.748还原Fe0.6430.674Cu0.6250.710Zn0.6890.730N0.7830.806中晶Si0.6130.825中晶Si(A1)0.7770.851由表1可知，金属铝粉末的发射率最低，但是制成涂料以后，还原Fe的发射率最低。金属颜料粒了的形状及尺寸对发射率也有一定的影响。鳞片状铝粉粒了尺寸在50-70μm时，其发射率最小[3]。同时铝粉的含量对发射率也有一定的

7、影响，当铝粉的含量超过一定范围之后，使发射率下降的作用就减弱了，而目过高的铝粉含量不利于可见光和宙达隐身。因此，铝粉的含量以25%,30%为宜，最大不超过40%[4]。红外隐身涂料选用着色颜料(通常是非金属颜料)是为了满足与可见光伪装兼容的要求。大多数着色颜料不具备降低发射率的作用，仅要求其不损害涂料的热隐身性能即可。因此，着色颜料的筛选一直是隐身涂料研制工作的难点之一。着色颜料主要有两大类:有机颜料和无机颜料。无机颜料主要有金属氧化物和氢氧化物、非金属氧化物和一些盐，如氧化锌、一氧化钛、五氧化二钒、氧化铁、氧化铬(绿、黄)、氢氧化铬、硫化镉、硒化镉、钦酸盐、

8、磷酸盐、醋酸盐、碳酸盐等;有机颜料种类