相變熱紅外隱身及復(fù)合控溫涂層.pdf

1、熱紅外隱身是近年來軍事界的熱門課題,國內(nèi)各科研單位都有大量投入,總的來看,該課題停留在低發(fā)射率涂料的研究以及熱融合型隱身涂料原理探索的層面,其中熱融合型隱身涂料的核心材料便是相變材料,并以相變微膠囊的研究較為普遍。研究存在的問題是相變微膠囊的潛熱低,相變溫度區(qū)間較窄,也即控溫能力有限,達不到調(diào)節(jié)隱身目標(biāo)巨大潛熱的能力,設(shè)法提高相變材料的相變潛熱和拓寬相變溫度區(qū)間成為較有意義的研究方向。本文制備了一種高潛熱,寬相變溫度區(qū)間的相變材料,以之

2、為基礎(chǔ)開發(fā)出用于兩種隱身系統(tǒng)中的熱融合型隱身涂層,涂層的隱身效率得到大幅度提高。
　　 選用石蠟為相變材料、低熔點不飽和脂肪酸為改性材料,采用產(chǎn)率較高的單凝聚法制備了較高潛熱(26J/g),較寬相變溫度區(qū)間(26.5～50℃)的中溫相變微膠囊,為后邊相變隱身涂料的制備提供了高潛熱的隱身添加劑。
　　 采用涂料技術(shù),以自行研制的微膠囊為隱身填料,制備了相變隱身涂料,對相變隱身涂層的微觀形貌進行了觀察,隱身填料均勻分布,沒有

3、出現(xiàn)大量團聚、結(jié)塊現(xiàn)象,保留了相變微膠囊的均勻控溫功能;用差示掃描量熱儀對涂層的熱性能進行了研究,相變潛熱和相變溫度區(qū)間和理論計算值接近,進一步量化驗證相變隱身涂層保留了相變微膠囊的控溫能力;將該相變隱身涂料涂于模型坦克,測試表明涂層坦克在大溫差環(huán)境(指目標(biāo)和背景溫差)中潛熱受到限制,為后面大溫差環(huán)境中復(fù)合控溫隱身涂層的設(shè)計提供了依據(jù)。
　　 對于大溫差環(huán)境,根據(jù)涂層潛熱相對較小,控溫區(qū)間相對較窄的限制,采用定型相變材料技術(shù),以

4、高密度聚乙烯(HDPE)為支撐體,包覆石蠟制備了石蠟/HDPE復(fù)合材料,對該復(fù)合材料的微觀形貌進行了觀察,石蠟顆粒較小且分布均勻,并與HDPE網(wǎng)絡(luò)形成大量的“儲熱微室”,其功能等效于相變微膠囊殼層結(jié)構(gòu);對其熱性能分析結(jié)果表明,相變潛熱由原來的263J/g提高到89J/g,這極大地提高了相變隱身材料的潛熱,也為熱融合型隱身材料的制備提供一種新的手段;以該石蠟/HDPE復(fù)合材料為底層,變形迷彩涂料為面層,開發(fā)了復(fù)合控溫涂層系統(tǒng),將可見光隱身

5、和熱紅外隱身有機的結(jié)合起來,提高了隱身涂層對高溫目標(biāo)的熱融合能力。
　　 針對相變隱身涂層、復(fù)合控溫涂層系統(tǒng),采用Fluke-Ti10型熱像儀對高溫目標(biāo)-大溫差環(huán)境和低溫目標(biāo)-小溫差環(huán)境下的目標(biāo)進行了隱身檢測,分析總結(jié)得出相變隱身涂層僅適合于低溫目標(biāo)-小溫差環(huán)境的隱身,復(fù)合控溫涂層系統(tǒng)既適合于低溫目標(biāo)-小溫差環(huán)境的隱身,又適合于高溫目標(biāo)-大溫差環(huán)境下的隱身;同時對涂層的隱身效率進行了定量計算,復(fù)合控溫涂層的效率可高達57％以上。