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全方位、全天候、全波段的隐身已经成为现代化战争中武器系统的生存力和战斗力的要求。本文针对我国南方林地环境特征,采用数码迷彩原理,研究制备出深绿、中绿、浅绿、土黄一套四种配色的可见光-红外隐身材料,旨在解决地面武器装备在可见光和红外波段隐身的兼容性问题,适应了新时期我军武器装备的最新要求。对于解决现行武器装备隐身防护技术路径单一、隐身材料系统集成化程度低的问题,也有重要意义。本文的研究内容主要有以下几个方面:
第一,本文研究了不同粘合剂的红外性能、力学性能和耐化学性能。根据国家标准测试要求,分别制备醇酸清漆、聚氨酯清漆、酯胶清漆和环氧树脂四种粘合剂漆膜。在红外性能无明显差异的情况下,环氧树脂的力学性能和耐化学性能优异,工程实用性强,是制备低红外发射率材料的理想粘合剂。
第二,本文研究了不同铝粉质量分数对于复合红外涂层的红外发射率影响。以环氧树脂为粘合剂基体、片状铝粉为填料,制备填料质量分数分别为10%、20%、30%、40%、50%的低红外发射率材料。测试研究发现,虽然红外涂层在填料质量分数达到50%时,红外发射率值达到最低值0.22,但涂覆工艺难以控制、铝粉堆叠混乱,难以得到稳定的红外发射率。而填料质量分数为30%的红外涂层,表面光滑平整、红外发射率值稳定在0.25、工艺易于控制。
第三,本文研究了不同涂层厚度对于复合红外涂层的红外发射率影响。以环氧树脂为基体、片状铝粉质量分数为30%不同厚度的红外涂层。测试研究表明,常温下涂层的红外辐射性能主要取决于约30~40μm厚的表面层。当涂层厚度小于此值时,发射率与衬底的性质和粗糙度有关,特别是在涂层厚度很薄时,衬底表面性质对红外发射率的影响相当大;当高于此值时,红外发射率随着涂层厚度的增加而升高,在涂层到达一定厚度后,红外发射率会趋于一个稳定的值。在涂层厚度为35μm左右时,红外发射率达到最低值0.25。红外涂层的最佳厚度应控制在30~45μm之间。
第四,本文研究了球磨时间对于可见光-红外隐身材料的微观形貌的影响。通过样品的SEM照片显示,在设定转速为450r/min时,随着球磨时间的增加,片状铝粉的平均粒径变小,包覆的颜料颗粒变多。当球磨时间为120min时,颜料颗粒基本已经完全包覆在片状铝粉表面,颜料颗粒和片状铝粉之间的作用力较强,材料颜色稳定不易脱色。
第五,本文研究制备出的四种颜色的可见光-红外隐身材料的红外发射率和颜色。深绿、中绿、浅绿、土黄四种颜色的可见光-红外隐身材料的在8~14μm波段的红外发射率由高到低分别为0.98、0.86、0.73、0.61,红外发射率差ΔεIR可近似认为大于0.13,满足形成明显红外斑块的梯度红外发射率条件,且材料的颜色满足南方林地型军用数码迷彩配色组成。