CN102159915B - 多谱段选择性反射构造 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种选择性反射构造及其制备方法。在一个实施方式中，可在多个电磁波段中控制反射、透射和吸收性质。本发明描述了一种构造(10)，该构造包括a)具有透热性、视觉上不透明的基材(1)，该基材包含聚合物材料(2)和着色剂(60)，以及b)包含低发射率构件的热反射性层，该层任选对雷达信号具有透过性。

Description

多谱段选择性反射构造
相关申请的交叉引用
本申请是2008年8月21日提交的专利申请USSN 12/195,794的部分继续，专利申请12/195,794要求2007年11月9日提交的临时申请USSN60/986,741的优先权。
发明领域
本发明涉及用于控制EM波谱中可见、nIR、SWIR、MWIR、LWIR和雷达波段的反射和透射的选择性反射构造。
发明背景
猎人和军队所用的伪装材料通常在电磁(EM)波谱的可见部分中具有伪装性质。军用伪装的最新发展是将伪装性能延伸到nIR部分和短波红外(SWIR)部分。由于在中波红外(MWIR)和长波红外(LWIR)EM波段中工作的热成像传感器的使用增多，军方已寻求加强在这些传感器所涉波段中的保护作用。
在热波段中实现伪装性能的常规装置常常在EM波谱的可见和nIR波段中产生较高的反射。同样，在可见和nIR波段中的性能常常增加在热波段中被检测到的可能性。因此，还没有有效的多谱段(可见，nIR，SWIR，MWIR，LWIR)解决方案可以通过单一构造控制在EM波谱的这些不同波段中的反射、透射和吸收性质。
发明概述
本发明描述了一种构造，其中该构造可在包括可见、nIR、MWIR和LWIR的多个EM波段中控制反射、透射和吸收性质。出于本发明的目的，可见定义为400-600纳米，nIR定义为700-1000纳米，MWIR定义为3-5微米，LWIR定义为9-12微米。本文所描述的方法还适用于形成在8-14微米波长范围内具有合适的性质的构造。
在一个实施方式中，本发明描述的一种构造包括a)第一部件，该部件是具有透热性、视觉上不透明的基材，其包括聚合物层和着色剂；b)第二部件，该部件是热反射性层，该层包括与所述具有透热性、视觉上不透明的基材的表面相邻的低发射率构件。该构造的平均反射率为：i)在400-600纳米的波长范围内小于约70％，ii)在700-1000纳米的波长范围内小于约70％，iii)在3-5微米的波长范围内大于约25％，和iv)在9-12微米的波长范围内大于约25％。
文中所述的构造同时具有热反射性和雷达反射性。文中所述的其它实施方式具有热反射性和雷达透过性。一些构造能在厚度方向上透过雷达波，同时提供电磁波谱中多个部分如可见、nIR、SWIR、MWIR和/或LWIR的衰减。一些构造在1-约100GHz具有0％的透射率，而其它构造在1-约100GHz提供100％的透射率。在本文中，如果一种构造能以如下方式透射雷达波，即在1-约5GHz的频率范围内提供大于90％的平均雷达透射率，则该构造被认为具有雷达透射性。还可以制备具有以下性质的构造：在1-约20GHz的频率范围内具有大于90％的雷达透射率，以及/或者在1-约100GHZ的频率范围内具有大于90％的透射率。
在一个实施方式中，提供一种具有以下特征的构造：i)在400-600纳米的波长范围内具有小于约70％的平均反射率；ii)在700-1000纳米的波长范围内具有小于约70％的平均反射率；iii)在3-5微米的波长范围内具有大于约25％的平均反射率；iv)在9-12微米的波长范围内具有大于约25％的平均反射率；和v)在1-5GHz的频率范围内具有大于90％的平均雷达透射率。可在雷达传感器或探测器与防雷达伪装制品之间设置能透过雷达的构造。或者，可将能吸收、反射或散射雷达信号的防雷达伪装层与能透过雷达的构造组合使用。
本发明描述了对表面或物体进行多谱段伪装的方法，该方法包括以下步骤：a)提供包含聚合物材料和着色剂、具有透热性、视觉上不透明的基材；b)提供包括低发射率表面的热反射性层；c)将低发射率表面设置在与具有透热性、视觉上不透明的基材相邻的位置，形成多谱段选择性反射构造；d)将该多谱段选择性反射构造设置在探测装置和待探测物体之间。
附图简要说明
图1是选择性反射构造的截面示意图。
图2是选择性反射构造的截面示意图。
图3是选择性反射构造的截面示意图。
图4是选择性反射构造的截面示意图。
图5是选择性反射构造的截面示意图。
图6是选择性反射构造的截面示意图。
图7是选择性反射构造的截面示意图。
图8是选择性反射构造的截面示意图。
图9是从250纳米到2,500纳米波长范围的几个构造的例子的反射谱。
图10是从3.0微米到5.0微米波长范围的几个构造的例子的反射谱。
图11是从8.0微米到12.0微米波长范围的几个构造的例子的反射谱。
图12是还包含防雷达伪装层的选择性反射构造的截面示意图。
其中，图10和11中反射率的刻度范围是0.0-1.0，相当于实施例和表1中报导的在0-100％之间的反射率百分数。
发明详述
下面结合图1-8描述多谱段选择性反射构造。出于本发明的目的，可见定义为400-600纳米，nIR定义为700-1000纳米，MWIR定义为3-5微米，LWIR定义为9-12微米。MWIR和LWIR光谱响应代表热区域。
如同图1所示的构造的示意性截面图所给出的例子，在一个实施方式中，构造(10)包括第一部件，其包括具有透热性、视觉上不透明的基材(1)，该基材具有第一表面(12)和第二表面(13)；第二部件，其包括热反射性层(30)。热反射性层(30)包括低发射率构件，并且该层与具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)相邻。多谱段选择性反射构造的平均反射率为：i)在400-600纳米的波长范围内小于约70％；ii)在700-1000纳米的波长范围内小于约70％；iii)在3-5微米的波长范围内大于约25％；和iv)在9-12微米的波长范围内大于约25％。
在另一个实施方式中，所制备的多谱段选择性反射构造的平均反射率为：i)在400-600纳米的波长范围内小于约50％；ii)在700-1000纳米的波长范围内小于约70％；iii)在3-5微米的波长范围内大于约25％；和iv)在9-12微米的波长范围内大于约25％。所制备的另一个构造的平均反射率为：i)在400-600纳米的波长范围内小于约70％；ii)在700-1000纳米的波长范围内小于约50％；iii)在3-5微米的波长范围内大于约25％；和iv)在9-12微米的波长范围内大于约25％。可制备另一个实施方式，其中多谱段选择性反射构造的平均反射率为：i)在400-600纳米的波长范围内小于约70％；ii)在700-1000纳米的波长范围内小于约70％；iii)在3-5微米的波长范围内大于约25％；和iv)在9-12微米的波长范围内大于约35％。
再参看图1，构造(10)包括第一部件，该部件是光学上带色、具有透热性、视觉上不透明的基材(1)。所述具有透热性、视觉上不透明的基材(1)由聚合物材料(2)和着色剂(60)构成。为了形成透热性基材，聚合物材料(2)由在3-5微米和9-12微米带宽中具有高透射率的聚合物构成。所述具有透热性、视觉上不透明的基材(1)如果在3-5微米(MWIR)和9-12微米(LWIR)范围内的平均透射率大于约30％，则认为该基材具有透热性。在一些实施方式中，所形成的构造所包括的具有透热性、视觉上不透明的基材在3-5微米的波长范围内具有的平均透射率大于或等于约40％、50％、60％或70％，以及/或者在9-12微米的波长范围内具有的平均透射率大于或等于约40％、50％、60％或70％。
所述具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的聚合物材料(2)可包括聚四氟乙烯(PTFE)、微孔膨胀型PTFE(ePTFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基共聚物树脂(PFA)和聚烯烃，包括聚丙烯和聚乙烯。聚合物材料可以是多孔或微孔的，或者是整料。文中使用的术语“微孔”可用来描述微孔聚合物层的结构，该层具有节点和原纤维微观结构，类似于美国专利第3,953,566号所述并根据该专利文献所述方法形成的微孔聚合物材料，该专利文献的内容及其所述方法通过参考结合于此。其它合适的微孔聚合物层可以是类似于美国专利第4,539,256、4,726,989或4,863,792号所述的微观结构，这些专利文献的内容通过参考结合于此。聚合物的微孔结构引入了许多聚合物/空气界面(例如，孔)，从而降低了聚合物在可见波长范围内的光学透明度。这样可能增加原本透明或半透明的聚合物层的白度。
聚合物材料可以是连续或不连续的聚合物膜。聚合物材料包括聚合物层，该聚合物层可包括聚合物膜或纤维。可以对聚合物材料(2)的材料厚度、折射指数和孔隙率加以选择，从而实现所需水平的视觉不透明性和透热性。聚合物层的厚度大于5微米(μm)适合某些应用。在其它实施方式中，聚合物层的厚度大于约20微米、大于约40微米或大于约100微米也是合适的。
包含具有透热性、视觉上不透明的基材的第一部件在依据本发明所述方法进行测量时，如果475-675纳米之间的光学密度大于约0.30，则可以认为该基材是视觉上不透明的。在其它实施方式中，构造所包含的具有透热性、视觉上不透明的基材在475-675纳米之间的光学密度大于约0.70，大于约0.75或大于约1.0。其中具有透热性、视觉上不透明的基材在475-675纳米之间的光学密度大于约1.5，大于约2或大于约3的实施方式也可认为是有用的。可通过聚合物材料(2)和着色剂(60)的组合来实现特定的光学密度、热学和nIR性质。
微孔聚合物膜是特别合适的，对膜的孔隙率加以选择，实现所需水平的视觉不透明性。在图6所示的一个实施方式中，第一部件是包含微孔聚合物材料(2)的具有透热性、视觉上不透明的基材(1)。厚度约为5-300微米的微孔聚合物膜适用于文中使用的某些构造。例如，构造可包含具有透热性、视觉上不透明的基材，该基材包含厚度小于约50微米、光学密度大于约0.50的微孔聚四氟乙烯(ePTFE)膜。在一个特定的实施方式中，具有透热性、视觉上不透明的基材包含厚度约为35微米、光学密度约为0.77的微孔聚四氟乙烯(ePTFE)膜。或者，构造可包含具有透热性、视觉上不透明的基材，该基材包含厚度小于约120微米、光学密度大于约0.90的微孔ePTFE膜。在一个特定的实施方式中，具有透热性、视觉上不透明的基材包含厚度约为110微米、光学密度约为1.1的微孔ePTFE膜。
着色剂可用于影响可见、nIR和SWIR光谱响应。着色剂(60)可由吸收、折射和/或反射光的一种或多种添加剂组成。可以将着色剂(60)设置在聚合物材料(2)的第一表面(12)或第二表面(13)上，设置在聚合物材料中，或者同时设置在第一表面和第二表面上以及聚合物材料中。着色剂可包含一种或多种染料，包括但不限于酸性染料、分散染料、媒染料和溶剂染料。着色剂可包含一种或多种颜料，包括但不限于碳颜料、镉颜料、氧化铁颜料、锌颜料、砷颜料和有机颜料。着色剂可以作为油墨、调色剂或其它合适的印刷介质施加，从而将染料或颜料传递到聚合物基材上或聚合物基材中。适用于本发明的油墨可以是固体、水性或溶剂型的。
着色剂(60)可包含单一着色剂，或者该着色剂可以由一种或多种着色剂(60，61，62和63)组成，例如作为不止一种着色剂的掺混物。在另一个实施方式中，包含具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第一部件可包含多种着色剂(61，62，63)，所述多种着色剂可以如图3所示的分立图案形式施加，或者按照如伪装图案之类的图案进行施加。当将多种着色剂(61，62，63)设置在第一部件的表面，如图4所示的聚合物材料(2)的第一表面(12)上时，所述多种着色剂可以与聚合物材料结合，例如通过选择具有合适结合位点的染料或者使用能将着色剂固定在聚合物材料上的粘合剂来实现。文中使用的聚合物材料(2)的第一表面(12)指离开需要防护以防被探测到的穿戴者或物体向外取向的表面，或面向EM传感器或探测器方向的聚合物材料表面。如图6所示，着色剂(60)可以吸入到聚合物材料(2)中，可以涂布多孔聚合物材料的孔壁。或者，着色剂(60)可以作为填料添加到聚合物材料(2)中。
为了使包含具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第一部件具有所需的视觉不透明性，需要综合考虑聚合物材料(2)的性质，例如材料厚度、折射指数和孔隙率。在某些优选使用稀释剂材料来例如增加挠性的实施方式中，稀释剂材料的视觉透明性可能太高，以致于最终构造不能达到所需的性质。因此，在一些实施方式中，可以通过增加孔隙率来提高视觉不透明性。还可以通过着色剂(60)的选择和浓缩并结合聚合物材料(2)的选择来实现在所需范围内的视觉不透明性。例如，当选择光学密度小于约0.30的聚合物材料时，可以添加着色剂来提高光学密度，使得包含聚合物材料和着色剂的具有透热性、视觉上不透明的基材的光学密度大于约0.30。可以同时对着色剂的类型和浓度加以选择，使得包含具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第一部件具有所需的视觉不透明性。在一个实施方式中，第一部件包含厚度约35微米且光学密度为0.77的微孔聚四氟乙烯(ePTFE)层。在另一个实施方式中，第一部件包含厚度约110微米且光学密度约为1.1的微孔ePTFE层。
在一个实施方式中，构造包括第一部件，该第一部件是具有透热性、视觉上不透明的基材，该基材包含厚度约为35微米的微孔ePTFE层和碳着色剂，该构造的光学密度大于1.5。在另一个实施方式中，形成一种构造，其中具有透热性、视觉上不透明的基材包含微孔ePTFE和着色剂，该构造的光学密度大于4.0；在另一个包含类似的着色剂的实施方式中，具有透热性、视觉上不透明的基材包含视觉上透明的整料聚乙烯聚合物层，所形成的构造的光学密度大于1.0。
除了在EM波谱的可见区域中提供性能以外，所形成的构造在EM波谱的近红外(nIR)区域中具有特定水平的反射和吸收性能。优选构造在700-1000微米波长范围内的反射率小于70％。可以形成包含聚合物材料的具有透热性、视觉不透明的基材，其具有所需水平的nIR反射性能。为了在最终构造中实现所需水平的nIR反射，可以调节第一部件的nIR反射水平，以顾及构造中添加其它层带来的效应。
在一些实施方式中，对着色剂(60)进行选择，从而除了实现选择性反射构造(10)所需的可见反射性外，还实现特定的nIR反射。例如，可以选择反射和吸收添加剂作为着色剂，并以一定的方式施加于所述第一部件的聚合物材料(2)中，以同时实现所需水平的颜色(可见)和nIR反射。在一个实施方式中，所形成的包含微孔材料如ePTFE的第一部件可包含nIR添加剂，例如碳。用于形成微孔材料的聚合物材料可包含一种或多种nIR添加剂，然后可形成具有所需水平nIR反射的透热性微孔膜。nIR添加剂(90，91，92，93)的例子包括但不限于碳、金属和TiO2，可以如图2和4所示将该添加剂加入到具有透热性、视觉上不透明的第一基材(1)中，从而获得特定的nIR、SWIR、MWIR或LWIR反射性质。
还可以通过使用红外(IR)添加剂，调节聚合物材料的孔径，以及/或者调节聚合物材料的厚度来获得构造在短波红外(SWIR)中特定的反射性质。对于构造来说，合适的性能是在SWIR(900-2500纳米)中反射率小于70％。
在诸如3-30微米的宽光谱带中测量平均热发射率的方法适用于表征热反射性层。但是，宽带测量不足以表征构造在应用中的特殊性能。本发明所述的构造被设计为能在较窄的关注区域提供特定的光谱性能，例如在3-5微米(MWIR)波长范围内的平均性能，或者在9-12微米(LWIR)波长范围内的平均性能。在一些实施方式中，特定的光谱性能可以调节为在这些范围内的受关注的特定波长处具有特定的反射性能。在3-5微米和/或9-12微米的较窄范围内的反射或透射性能被认为是热性能。
在一个实施方式中，提供一种多谱段选择性反射构造，该构造具有的热性能为：在3-5微米的波长范围内平均反射率大于或等于约25％，以及/或者在9-12微米的波长范围内平均反射率大于或等于约25％在其它实施方式中，所形成的构造在3-5微米的波长范围内具有的平均反射率大于或等于约30％、40％、50％或60％，以及/或者在9-12微米的波长范围内具有的平均反射率大于或等于约30％、40％、50％或60％。在某些实施方式中，在依据本发明所述的测试方法进行测量时，多谱段选择性反射构造在3-5微米和/或9-12微米的波长范围内的反射率大于30％且小于98％、小于90％或小于80％。
再参考图1，多谱段选择性反射构造(10)包括第二部件，该第二部件包含热反射性层(30)，该层包含低发射率构件(35)，该构件为构造提供在3-5微米和9-12微米的波长范围内的高反射性。在依据本发明所述的发射率测试方法进行测量时，热反射性层的发射率小于约0.75，小于约0.6，小于约0.5，小于约0.4，小于约0.3或小于约0.2。低发射率构件(35)可以是发射率小于约0.75的涂层或基材。低发射率构件包含金属，包括但不限于Ag、Cu、Au、Ni、Sn、Al和Cr。另外，在依据本发明所述的发射率测试方法进行测量时，低发射率构件可包含发射率小于约0.75，小于约0.6，小于约0.5，小于约0.4，小于约0.3或小于约0.2的非金属材料。适用于低发射率构件的非金属材料包括氧化铟锡、碳纳米管、聚吡咯、聚乙炔、聚噻吩、聚芴和聚苯胺。可以对热反射性层(30)的厚度加以选择，以实现某些性质。在一个实施方式中，当需要挠性多谱段选择性反射构造时，可以最大程度地减小包含低发射率构件的热反射性层(30)的厚度，可以选择热反射性层的厚度小于约0.002英寸。
在一个实施方式中，热反射性层(30)可由施加在具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)上的低发射率构件组成，该构件的施加是通过金属气相沉积或喷涂含金属颗粒的涂料如金属喷漆来实现的。在另一个实施方式中，热反射性层(30)可通过以下操作形成：如图1所示，利用居间层(4)，例如粘合剂或垫片材料，将低发射率构件(35)粘合到具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)上。该热反射性层(30)可包括例如转移箔形式的低发射率构件。
在另一个实施方式中，例如如图6和7中所给出的例子，热反射性层(30)可包括低发射率构件(35)如含金属膜，或金属喷漆膜，该构件可以设置在具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)的后面，或者将该构件粘附在所述第二表面(13)上。合适的膜的金属化可通过无电镀覆技术、气相沉积或者在膜表面中或膜表面上还原金属盐来完成。
或者，适用于本发明的含金属膜可通过填有金属的聚合物的挤出、金属表面浸渍或者金属膜或颗粒的层压或包封的方法形成。例如，如图8所示的例子，构造(10)可包括：第一部件(80)，其包括第一基材(81)，该第一基材是具有透热性、视觉上不透明的基材；第二部件(70)，其包括第二基材(71)。包含热反射性层的第二部件(70)包括基材(71)，例如一种膜，诸如已经用低发射率构件(35)金属化的膨胀型PTFE，该基材通过居间层(4)粘附到具有透热性、视觉上不透明的第一基材(81)的第二表面(13)上。在另一个实施方式中，第二部件(70)可包括设置在具有透热性、视觉上不透明的第一基材(81)相邻位置的金属化织物，该织物任选地粘附在第一基材(81)上。
在一个实施方式中，热反射性层(30)通过以下操作形成：将低发射率构件固定到具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)上，可使用连续或不连续的居间层(4)。在图1中例举了一种多谱段选择性反射构造，该构造包括连续的透热性居间层(4)，例如粘合剂或垫片材料。或者，可使用具有足够的透热性的不连续居间层(4)，从而在多谱段选择性反射构造中获得所需的热性质。例如，在图2、4、5、7和8中例举了具有不连续居间层(4)的多谱段选择性反射构造。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种多谱段选择性反射构造，其中包括具有低发射率构件的热反射性层(30)的第二部件设置在与包含具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第一部件的第二表面相邻的位置，并且第二部件与所述具有透热性、视觉上不透明的基材之间只有很弱的连接，或完全无连接。在一个实施方式中，形成类似于图1所示的构造，但是该构造无居间层(4)。在本发明的上下文中，“相邻”指以下情况之一：(a)在位置上直接邻接而无居间层，(b)直接粘附，(c)用居间层粘附，或(d)位于特定的一侧上，但是通过其它材料的居间层与其它层隔开。在本发明的所需多谱段性能得以实现的前提下，可制备具有一个或多个居间层的实施方式，这些居间层由具有足够透热性的材料制成，位于具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)和热反射性层(30)之间。这些层可以相互粘附在一起，或者相互不粘附在一起，或者是它们的任意组合。
热反射性层可包括一种低发射率构件，该构件在热反射性层(30)的整个表面上具有单一发射率，或者具有一定的发射率范围。在一个实施方式中，如图7中给出的例子，热反射性层(30)可包括多个分立的低发射率构件(31，32，33)，它们与具有透热性、视觉上不透明的基材(1)的第二表面(13)相邻。在一个实施方式中，热反射性层(30)可包括由低发射率构件构成的一个连续层，或者在另一个实施方式中，热反射性层(30)可包括由低发射率构件构成的不连续图案。
在一些实施方式中，多谱段选择性反射构造(10)具有热反射性和雷达反射性。在其它实施方式中，多谱段选择性反射构造(10)可以被制成具有热反射性，同时又能透过雷达信号。还可以形成能透过雷达波，同时提供电磁波谱中多个部分如可见、nIR、SWIR、MWIR和/或LWIR的衰减的构造。一些构造在1-约100GHz具有0％的透射率，而其它构造在1-约100GHz提供100％的透射率。
在本文中，如果一种构造能透过雷达波，并且在依据本发明方法测试时在1-约5GHz的范围内收集的平均透射率大于约90％，则认为该构造具有雷达透射性。在其它实施方式中，形成一种多谱段选择性反射构造(10)，在依据文中所述的方法测试时，该构造在1-约20GHz范围内的平均雷达透射率大于90％，以及/或者在约1-100GHz范围内的平均透射率大于90％。还可以形成一种构造，在依据文中所述的方法测试时，该构造在1GHz-约5GHz或1GHz-约20GHz的范围内的平均透射率大于95％，或大于98％，或大于99％。
较佳地，在一些实施方式中，提供防热构造(10)，在依据文中提供的确定热反射性和雷达透射性的方法测试时，该构造在3微米-5微米，9微米-12微米的波长范围内，或者在MWIR和LWIR的波长范围内的平均反射率大于25％，并且该构造在1-5GHz和/或1-20GHz的频率范围内的雷达透射率大于90％，或大于95％，或大于98％，或大于99％。
适用于提供防探测性的一种能透过雷达的多谱段选择性反射构造包括第一基材，该第一基材包含微孔聚合物基材，该基材至少在其第一表面上和与第一表面相反的第二表面上具有着色剂。提供一种第二基材，该基材包含金属化膜或转移金属化膜，其中第一基材和第二基材这样排列，使得金属化膜中的金属朝向第一基材的第二表面。在一个实施方式中，第二基材是金属化微孔聚合物基材。金属化膜中的金属可包含例如但不限于以下所列中的至少一种：铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)、银(Ag)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)和铬(Cr)，以及它们的合金。当需要雷达透射性时，在依据文中所述的确定金属厚度的方法测试时，沉积在聚合物基材上的金属层的厚度宜小于1微米，小于500纳米，小于400纳米，或小于200纳米。例如，可通过缝制、层压或其它方式将两种基材粘附在一起来固定第一和第二基材。还可将该构造层压到织物背衬层上。
文中所述的一种实施方式包含一种构造，该构造包含前表面和后表面，第一基材和第二基材，其中两种基材包含微孔性膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)。在一个实施方式中，第一基材包含具有透热性、视觉上不透明的层，该层具有由包含着色剂的微孔ePTFE构成并且对应于构造前表面的第一表面，以及第二表面。第二基材包含金属化ePTFE，其中在一个实施方式中，金属可包含例如气相沉积的金属，或者在另一个实施方式中，金属可包含通过喷雾沉积的金属。第一基材和第二基材这样排列，使得第二ePTFE层的金属化表面与第一基材的第二表面相邻。
较佳地，可形成疏油的构造，该构造的油级(oil rating)大于1，或大于2，或大于3，或大于4，或大于5，或大于6。
重要的是，可形成轻质的本发明构造，即重量小于200克/米2(gsm)。本发明的一些优选的多谱段选择性反射构造的重量可以小于150gsm，优选小于100gsm，更优选小于50gsm。在需要较高的耐久性的一些情况中，使用较重的背衬，从而增加构造总重量。例如，在一些实施方式中，用于构造的250gsm背衬织物可以使构造的总重量达到约270gsm到450gsm。
可由能透过雷达的多谱段选择性反射构造(10)制备保护性遮盖物来遮盖已经具有防雷达伪装层的物品，例如设备，掩体如帐篷，以及车辆。保护性遮盖物可增加对物品的可见、nIR、MWIR和/或LWIR信号保护，同时由于遮盖物的雷达透射性而同时保持这些制品减弱雷达信号的能力。
在另一个实施方式中，如图12的截面图所示，具有雷达透射性的多谱段选择性反射构造(10)可包括至少一个额外的层(40)，该层是防雷达伪装层。防雷达伪装是指该至少一个额外的层能吸收、反射和/或散射约1-5GHz、约1-20GHz或约1-100GHz频率范围内的雷达信号。防雷达伪装层可提供对雷达信号完全的吸收、反射或散射；或者防雷达伪装层可提供对雷达信号有选择的或模式化的吸收、反射或散射。可任选地通过连接手段(41)将防雷达伪装层(40)连接到多谱段选择性反射构造(10)的热反射性层(30)上。连接手段可以是层压技术、粘合剂、缝制等。或者，防雷达伪装层(40)可以是通过空气或其它能透过雷达的层与多谱段选择性反射构造隔开的独立的层。各种防雷达伪装层适合提供保护，具体取决于所需的防雷达水平。合适的材料包括但不限于例如作为涂层结合在基材、纤维、泡沫材料和/或聚合物复合材料上的碳和/或金属粉末。例子参见美国专利第5,922,986、5,312,678、6,224,982和5,185,381号。
对于需要防液、阻燃或化学和生物试剂保护之类的性质的应用，多谱段选择性反射构造可包括一个或多个基材背衬(5)，其与热反射性层(30)的跟第一基材(1)相对的一侧相邻的。如图5中给出的例子，多孔基材背衬(5)可任选地设置在多谱段选择性反射构造的热反射性层(30)的一侧上。该实施方式还通过为构造提供独立于可见、nIR和热反射性质的增强性质来增强本发明的用途。如图5所示，织物层可用作多孔基材背衬(5)，该层可通过连接件(8)连接到热反射性层上，例如通过粘合剂将该层粘合到热反射性层上，从而增强耐磨性或抗撕强度。织物特别适合用作多孔基材背衬(5)，可以加以调节，为多谱段选择性反射构造提供改进的耐久性、结构或尺寸稳定性、阻燃性、绝热性等性质，同时保持舒适度和美观。适用于此目的的织物包括但不限于织造织物、针织物和非织造织物。在本发明的另一个实施方式中，多孔基材背衬(5)可包括多孔或微孔膜，例如膨胀型PTFE。多孔或微孔膜可提供对低发射率层的保护，同时保持透气性。
通过本发明所述的MVTR测试方法测量的构造的透气性需要大于1,000(克/米2/天)。对于本发明所述的构造能实现的透气性大于2,000(克/米2/天)，大于4,000(克/米2/天)，大于6,000(克/米2/天)，大于8,000(克/米2/天)，甚至大于10,000(克/米2/天)。
多谱段选择性反射构造(10)组装后可用于多种应用中，包括但不限于服装、遮盖物、庇护所、躲避处和网。可使用单独一层或多层该多谱段选择性反射构造制备包含这些构造的制品，从而提供合适的观察深度和反射性质。例如，在服装应用的一个实施方式中，服装的穿戴者需要被隐匿，在形成服装主体的另一个选择性反射构造层上设置多层窄切割的多谱段选择性反射构造材料(即1”x 4”的条)是有利的。这样使穿戴者的轮廓在视觉上更加难以辨认，同时又提供增强的热反射性能。
形成包含多谱段选择性反射构造的制品，该制品具有前表面和后表面，其中前表面朝向潜在的探测源取向。与前表面相反的后表面常常朝向待隐蔽以免被探测到的物体或人体取向。该构造包含第一部件和第二部件，第一部件是具有透热性、视觉上不透明的基材，第二部件是热反射性层，所述具有透热性、视觉上不透明的基材位于探测源与热反射性层之间。热反射性层位于具有透热性、视觉上不透明的层与待隐蔽以免被探测到的物体或人体之间。因此，在制品包括例如帐篷、服装、庇护所或保护性遮盖物时，构造的第一部件相当于制品的外表面或者接近该外表面，而构造的第二部件相当于制品的内表面或者接近该内表面，因此，接近待隐蔽以防被探测到的物体或人体。
可通过在被保护以免被热探测到的穿戴者/设备与多谱段选择性反射构造层之间选择性地施加绝热材料或绝热复合物，进一步增强包括本发明所述的多谱段选择性反射构造的制品的热性能。例如，在一个实施方式中，形成的服装包括额外包含绝热材料的多谱段选择性反射复合物，该绝热材料设置在例如对应于肩部位置的服装区域中，从而最大程度地减少服装上的热点，减弱热信号。在需要长时间(例如超过24小时)减少热信号的情况中，可优选使用高效绝热材料，例如共同拥有的美国专利第7,118,801号中描述的材料。这些绝热材料还适合掩蔽设备的热区域(例如发动机舱)，可与由本发明所述的多谱段选择性反射构造材料制备的遮盖物联合使用，这样将进一步掩蔽热信号，抑制视觉和nIR图像。
在其它实施方式中，本发明的多谱段选择性反射构造的厚度可以小于约20毫米，优选小于约10毫米，更优选小于约7毫米，甚至更优选小于约5毫米。当需要更薄的构造时，多谱段选择性反射构造的厚度小于约3毫米，或者甚至小于1毫米。
在其它实施方式中，本发明的多谱段选择性反射构造的重量可小于约20盎司/码2，优选小于约15盎司/码2，更优选小于约10盎司/码2，甚至更优选小于约7盎司/码2。
在其它实施方式中，本发明的多谱段选择性反射构造的手感值(hand)小于约3,000克(gm)，优选小于约2,000克，更优选小于约1,000克，甚至更优选小于约500克。本发明的一些多谱段选择性反射构造的手感值可以小于约300gm，优选小于150gsm，更优选小于100gsm。
测试方法
防液测试
按照下文所述进行防液测试。使用改良的苏特(Suter)测试设备并用水作为代表性测试液体测试材料构造的防液性。将水压在用两个夹紧的橡胶垫圈密封的约41/4英寸直径的样品区域上。对于结合了一个或多个织物层的样品，织物层以与水接触的表面相对的方向取向。当对非织物样品(即未层压在织物层上的膜)进行苏特测试时，将麻棉布放在样品的上表面(即与接触水的表面相对的表面)上，防止样品在承受水压时发生反常拉伸。使样品处于大气压条件下，并且易于被测试操作者观察到。通过与储水器连接的泵将施加在样品上的水压增加到约1psi，水压值用合适的量表显示并通过在线阀门调节。测试样品成一定角度，水再循环，以确保水与样品的下表面接触并且没有空气压在样品的下表面上。目测观察样品的上表面3分钟，观察可能强制通过样品的任何水的出现。在表面上看到的液体水被认为是泄漏的水，如果在3分钟内在样品表面上观察不到液体水，则认为样品通过防液测试(苏特测试)。通过该测试的样品在本发明中定义为“防液”样品。
手感测试(hand test)
使用Thwing-Albert Handle-O-Meter(型号#211-5，来自美国宾夕法尼亚州费城的TA仪器公司(Thwing Albert Instrument Company，Philadelphia，PA))对测试样品进行手感测试。使用一套梁式载荷强迫测试样通过1/4英寸的狭缝。在测试层压样品时，使用1000克的载荷。该仪器测量与样品的弯曲劲度相关的阻力，显示数字化的峰值阻力。为了充分量化样品的方向性和不对称性，切割不同的样品，分别对于X方向和Y方向弯曲。从待测试的材料上切割四英寸的方块。
在典型的测试中，将X方向样品放在设备上，使得X方向沿着与狭缝垂直的方向延伸。使样品构造面朝上，开始测试，使横梁降低，强制样品通过测试台上的狭缝。峰值阻力值显示和记录为“样品构造面朝上”。然后将该测试样品翻转过来，旋转180度，弯曲一个不同的位置。在该新构型中，测试再次开始，强制样品通过狭缝。该第二阻力值记录为“样品构造面朝下”。对于Y方向样品(其中Y方向是垂直于狭缝取向)重复该程序，又产生两个数值：“样品构造面朝上”和“样品构造面朝下”。
将所得四个数值(X方向和Y方向，样品构造面朝上和样品构造面朝下)相加，得到总手感数值(克)，该数值用于表征样品的劲度(考虑不对称性和方向性)。产生至少两个总手感数值，进行平均，得到所报告的手感数值。
湿蒸汽透射速率(MVTR)
用于测量湿蒸汽透射速率(MVTR)的测试说明见下文。已经发现，该程序适合于测试膜、涂料和涂覆产品。
在该程序中，将大约70毫升的由35重量份乙酸钾和15重量份蒸馏水组成的饱和盐溶液放在133毫升聚丙烯杯中，该聚丙烯杯杯口的内径为6.5厘米。将一种膨胀型聚四氟乙烯(PTFE)膜热密封到该杯的口缘，产生容纳该溶液的拉紧的防漏微孔阻挡物，根据美国专利4,862,730(属于Crosby)描述的方法测试的该聚四氟乙烯膜的最小MVTR约为85,000克/米2/24小时。
将类似的膨胀型PTFE膜安装在水浴表面上。使用温控室和水循环浴将水浴组件控制在23℃+0.2℃。
将待测试的样品调适到23℃的温度和50％的相对湿度的条件下，然后进行测试程序。放置样品，使第一基材离开水浴取向，相对的表面与安装在水浴表面上的膨胀型聚四氟乙烯膜接触，平衡至少15分钟，然后将所述杯组件引入。对该杯组件称重，精确到1/1000克，将其倒放在测试样品的中心处。
水浴中的水与饱和盐溶液中的水之间的驱动力使水沿那个方向扩散，从而提供水通量，并由此提供水传输。样品测试15分钟，然后移走杯组件，再次称重，精确到1/1000克以内。
由杯组件的重量增值计算样品的MVTR，表示为水的克数/平方米样品表面积/24小时。
可见和近红外光谱的反射测试方法
使用UV/VIS/nIR分光光度计(Perkin-Elmer Lambda 950)测量样品在可见和近红外(nIR)光谱范围内的光谱近法向半球反射(spectral nearnormal-hemispherical reflectance)(例如，构造的第一基材的有色侧)，该分光光度计配置有直径为150毫米的涂布了(Labsphere DRA 2500)的积分球，用于同时收集镜面辐射和漫辐射。利用双束运行模式进行反射测量，材料作为参比，以20纳米的间隔从250纳米运行到2500纳米。
样品以带有背衬的单层形式测量。所用的背衬是带有暗黑涂层的聚合物片。至少在三个不同的区域进行测量，取测量数据的平均值。在该测试中，利用包括的镜面部件，所有测量都在近法向入射的情况下进行，即样品被检测的角度与法向之间相差不超过10度。利用测量设备中使用的标准孔隙尺寸将分光光度计的光度准确度校准到1％以内，波长准确度校准到2纳米以内。为了补偿由于背衬材料引起的信号损失，依据用于测量材料反射率的ASTM:E903-96标准测试方法，利用积分球计算样品反射率。
在可见和近红外区域内，关于收集的所有数据点的特定波长范围的平均半球反射的分光光度计测量结果都报告在表1中。
在热红外光谱范围内半球反射和透射的测试方法
在热红外光谱中的光谱近法向半球透射和反射性质对于本发明的设计和评价具有重要意义。根据基尔霍夫定律(Kirchhoff’s law)(ε＝1-R-T；对于不透明基材，ε＝1-R[其中ε是发射率，R是反射率，T是透射率)，可使用所测量的半球反射和透射光谱计算定向发射率。
为了测量定向半球透射率和反射率，利用包括的镜面部件，以与法线相差不超过10度的角度检测样品。在600厘米-1到5000厘米-1的范围内测量样品的光谱半球透射率和反射率，光谱分辨率为8厘米-1。通过Bio-RadFTS-6000傅立叶变换红外(FTIR)分光光度计提供光学辐射源和波数选择性，该分光光度计配置有带陶瓷涂层的碳硅棒源(globar source)和带Ge涂层的KBr光束分裂器。使用漫射金(diffuse-gold)涂布的150毫米直径的积分球(Mid-IR IntegratIR-Pike技术)实施半球几何测量，将样品安装在该球表面的一个切口处。液氮冷却的MCT检测器安装在该球的顶上，其观察区域限制于球的一部分底表面。Mid-IR Integral IR的特点是样品的8度照明，以及反射样品被直接放在朝上看的球的样品口上，或者放在薄的红外透射窗口上。
对于反射测量，切割约40平方毫米的正方形样品截面，安装到位于积分球上的18毫米水平反射取样口上。在测量中使用漫射金参比标准，所有样品放在由带有暗黑漆涂层的聚合物制备的背衬材料上。利用快速扫描方式采集各样品的光谱，每个样品进行200次扫描。对于各样品获得三次读数，取所得数据的平均值。为了补偿由于背衬材料引起的信号损失，依据用于测量材料反射率的ASTM:E903-96标准测试方法，利用积分球计算样品反射率。
通过以下步骤测量透明或半透明材料在2-17微米范围内的透射率：将样品放在容纳标准2”x 3”样品支架的透射台上。然后将仪器设定在绝对测量(100％)位置，记录在测量位置无样品时的100％信号。然后将样品放在测量位置，记录透射读数。该透射信号除以100％信号就等于透射率。
表1包括所采集的所有数据点在3-5微米和9-12微米的光谱范围内平均的定向半球透射和反射数据。
透射光学密度测试方法
在本申请中，依据光学密度(OD)评定视觉不透明性。
使用美国宾夕法尼亚州艾维兰市的托巴联合公司(Tobias Associates，Inc.，Ivyland Pennsylvania U.S.A.)提供的型号TRX-N的桌上型比重计测量样品在室温下的透射光学密度。该设备由光源和硅光电检测器组成，该检测器在475-675纳米之间的光谱响应大于20％。该设备能测量透射和反射模式中膜的光学密度。在所有测量中都采用透射模式。
光学密度是接近人眼响应的度量。光学密度由下式定义：
OD＝Log 1/T
其中，OD＝光学密度，T＝透射率。
该仪器需要约10分钟的预热时间。测试区域的直径约为3毫米，待测样品足够大，能完全覆盖测试区域。测试程序如下所述。
1.将0.0075英寸厚的PET膜标准放在样品口上。
2.通过将检测器臂降低到该光口并按下控制按钮来设定零点。
3.数字读出器应读出零。
4.记录结果。
5.将测试样品放在光台上，使其覆盖光口。
6.将检测器臂降低到覆盖光口的样品并按下控制按钮。
7.读取并记录来自LED显示器的结果。
8.对其余样品重复步骤5-8。
在三个7段发光二极管显示器装置上显示光学密度测量值，其中每个显示器装置显示一个数字。在本发明中，当一种材料在475-675纳米之间的OD大于0.30时，认为该材料在视觉上是不透明的。
发射率测量测试方法
使用设备服务公司(Devices & Services Company，美国得克萨斯州)提供的型号AE的便携式发射率测量仪来测量样品在室温附近的红外发射率。该发射率测量装置确定与标准高发射率和低发射率材料相比的总热发射率。
设备服务公司提供的型号AE的发射率测量仪由测量头和调变式数字伏特计(scaling digital voltmeter)组成。对测量头加以设计，使得其辐射检测器被加热到355K，将测试样品在测量过程中保持在环境温度。辐射检测器是具有两个高ε和两个低ε的差示热电堆，因此仅响应检测器本身和样品之间的辐射转化的热量。检测器对红外辐射波长具有几乎不变的响应，以4.3毫米的距离检测直径50毫米的样品区域。制造商说明检测器的输出电压对于ε是线性的(误差在±0.01个单位以内)，并且与T4 d-T4 s成正比，其中Td和Ts分别是检测器和测试样品的绝对温度。对直径各为66.7毫米、厚度各为4毫米的两个“标准”进行发射率测量，ε分别为0.06和0.90。该仪器需要约60分钟的预热时间。因为发射率测量仪是比较性质的，因此必须在使用前进行校准。将两个标准放在散热器上，这样它们都保持环境温度。
然后，将检测器头放在高发射率标准上，调节伏特计的增益，使其在平衡约90秒后的读数为0.90。然后，将检测器头放在低发射率标准上，调节补偿调整器，使伏特计读数为0.06。重复该调节操作，直到发射率测量仪可从两个标准上移开，伏特计读数显示这两个数值而无需任何调节。
为了确定发射率，以与标准类似的形式和尺寸切割样品，将样品放在散热器上，使其达到平衡。将检测头放在样品上，伏特计读数直接给出测试表面的半球发射率。型号AE的发射率测量仪测量大约在3-30微米波长范围内的半球发射率。
雷达透射性
依据ASTM测试方法D 4935-99进行本发明所选实施例的雷达透射性测试。该测试方法的标准设备具有内径1.3英寸、外径3.0英寸的测试区，该设备提供从约1GHz到约5GHz的平均损失，单位为dB。
以基本类似的方式进行从1GHz到20GHz的雷达透射性测量，但以下情况例外。不使用标准测试设备，而是使用直径为7毫米的同轴电缆连接器作为测试设备。对于该1GHz到20GHz的测试，使用一种双端口矢量网络分析器(VNA)，该仪器具有与每个端口连接的同轴测试电缆。对于受测器件(DUT)，各电缆的端部是基于IEEE标准287-2007，尺寸为7毫米的普通精密级同轴连接器。启动VNA，从500MHz扫描到20GHz，使用401数据点和测试电缆，或者连接在一起作为“通路”连接。输出设定在S21-LOGMAG，或者插入损耗(dB)，进行″响应″型校准。然后将测试电缆分开，将样品(切割到直径为0.5英寸)放置在7毫米界面上，重新连接测试电缆。
按照上文所述测量样品，得到在1-5GHz和1-20GHz范围内的平均透射率数据。如果在所测量范围内的平均透射率大于90％，则认为样品具有雷达透射性。
对依据本发明实施例制备的材料样品进行测试，记录dB损耗，通过下式计算平均雷达透射率(％)：
透射率％＝[10(dB损耗/10)]x100
在所报导范围内的百分透射率如表3所示。
斥油性测试(Oil Repellency Test)
在这些测试中，使用进行了以下改进的AATCC测试方法118-1983测量油级。因为本发明的具有透热性、视觉上不透明的部件的第二表面通常附着在热反射性部件上，所以只能测试具有透热性、视觉上不透明的部件的第一表面。因此，文中所报导的油级是对构造的具有透热性、视觉上不透明的部件的第一表面进行测量的结果。将三滴测试油放置在样品表面上。3分钟后，确定样品的数字油级，相当于不会润湿样品/被吸收到样品中的最高数值油。数值越高表明所测试样品的斥油性越好。在需要斥油性时，优选数值等于或大于2，等于或大于4，等于或大于5，甚至等于或大于6。
金属厚度测试
如果合适，对于由物理气相沉积制备的样品，可使用本领域众所周知的设备和工艺，通过间接方法测量热反射性层和雷达反射性层的金属厚度。由Inficon Sentinal III石英晶体监控器确定厚度，该监控器提供单位为埃/秒的沉积速率。根据沉积时间，可通过沉积时间乘以沉积速率算出标称厚度。
对于具有金属箔作为热反射性层的样品，在将金属箔引入构造中之前，使用三丰2804F-10号(Mitutoyo No.2804F-10)测微仪测量该金属箔的厚度。
实施例
实施例1
按照以下方法制备包含碳涂布ePTFE和金属化ePTFE的构造样品。
除了以下不同之处以外，按照美国专利申请公开第2007/0009679号实施例3中所述制备第一部件，其包含碳涂布ePTFE作为第一基材。所使用的ePTFE膜的厚度约为30微米，每平方米的重量约为9克，平均孔径约为0.2微米。炭黑的用量约为ePTFE膜的0.9重量％。依据本文所述的测试方法测量第一部件的第一基材的光学密度和热反射性质，报告在表1中。
依据美国专利5,955,175制备包含金属化ePTFE的第二部件，作为热反射性层。依据本文所述的测试方法在金属化侧上测量发射率，报告在表1中。热反射性层的金属化ePTFE的金属厚度经计算约为200纳米。
然后，将第一部件抵靠第二部件的金属化侧放置，将0.5密耳的聚乙烯膜层设置在两者之间。使用GK公司(Geo Knight and Co.)的型号178SU热压机在约350°F处理约10秒而将这些层粘合在一起，形成一种构造。依据该实施例制备的样品构造的多谱段测试结果是对样品的碳涂布ePTFE侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。如表1所报告的，该构造的可见反射率约为8％，nIR反射率约为12％，MWIR反射率约为28％，LWIR反射率约为50％。
图9、10和11中的光谱响应曲线显示了在测试的宽波长范围内反射率和透射率的可变性。所报告的平均结果是由这些图中的位于表1所报告的特定波长范围内的数据计算得到的。图11还包括约8-9微米范围内的构造的反射率数据。
实施例2
按照以下方法制备包含碳涂布ePTFE层、Al箔和织物背衬的构造样品。
按照实施例1所述制备碳涂布ePTFE作为第一基材的第一部件。依据本文所述的测试方法测量第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
制备第二部件，其包含粘附在织物背衬上的不连续箔层，作为热反射性层。对来自CRL公司(Crown Roll Leaf，Inc)的Al转移箔(零件号MG39-100G)层进行打孔，产生约30％的开放区域，形成不连续的转移箔层，由此形成第二部件。使用连续的热塑性聚氨酯粘合剂(8)将不连续的转移箔层粘附到织物背衬上作为热反射性层，形成第二部件。使用GK公司(GeoKnight and Co.)的型号178SU热压机在约280°F处理约8秒，将这些层粘合在一起。依据本文所述的测试方法在不连续的铝转移箔侧测量发射率，报告在表1中。
然后，将第一部件放在第二部件的箔侧顶上，如实施例1中所述使用热压机粘合在一起，对应于不连续的转移箔层的开放区域的聚氨酯粘合剂部分直接粘附在第一部件上，形成构造。依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对第一部件侧测量得到的，这些结果显示在表1中。构造的可见反射率约为7％，nIR反射率约为11％，MWIR反射率约为31％，LWIR反射率约为43％。该样品的手感值是依据本发明所述的手感测试方法测量的，结果为186克。
实施例3
按照以下方法制备包含有色ePTFE层、Al箔和织物背衬的构造样品。
通过以下步骤制备第一部件：用单个基本连续的黑色永久标记涂层对1.2密耳ePTFE层(平均孔径约0.2微米，约18克/平方米)进行上色，从而构成构造的第一基材。依据本文所述的测试方法测量第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
通过以下步骤制备第二部件：对来自CRL公司(Crown Roll Leaf，Inc)的Al转移箔(零件号MG39-100G)层进行打孔，产生约30％的开放区域，形成不连续的转移箔层，由此包含热反射性层。Al转移箔的金属厚度经计算约为0.0008英寸。使用连续的热塑性聚氨酯粘合剂将该不连续的转移箔层粘附到织物背衬上。使用GK公司(Geo Knight and Co.)的型号178SU热压机在约280°F处理约8秒，将箔层和织物背衬层粘合在一起。依据本文所述的测试方法在不连续的铝转移箔侧测量发射率，报告在表1中。
将第一部件的未上色侧放在第二部件的箔侧顶上，如实施例1中所述使用热压机将第一部件和第二部件粘合在一起，形成构造。对应于不连续转移箔层开放区域的聚氨酯粘合剂部分直接粘附在第一部件上。
依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对第一部件侧测量得到的，这些结果显示在表1中。构造的可见反射率约为5％，nIR反射率约为11％，MWIR反射率约为48％，LWIR反射率约为43％。
实施例4
按照以下方法制备包含打印ePTFE和金属化ePTFE的构造样品。
用约13％Rhodapex ES-2(来自罗地亚公司(Rhodia，Inc.))和约6％己醇的水溶液涂布第一部件的1.2密耳ePTFE膜(平均孔径约0.2微米，约18克/平方米)，使涂料干燥。使用惠普Designjet 110 plus打印机将彩色图像打印在该涂布的ePTFE膜上，产生第一基材。依据本文所述的测试方法测量第一部件的第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
依据美国专利5,955,175制备包含金属化ePTFE的第二部件，使用金作为金属，省略疏油涂层，产生热反射性层。依据本文所述的测试方法在金属化侧上测量发射率，报告在表1中。
如实施例1中所述使用0.5密耳的聚乙烯层将第一部件的未打印侧粘合到第二部件的金属化侧上。
依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对第一部件侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。如表1所报告的，该构造的可见反射率约为38％，nIR反射率约为62％，MWIR反射率约为60％，LWIR反射率约为47％。图11中显示的光谱响应表明在ePTFE第一部件上进行打印的构造影响在250-600纳米可见波长范围内的反射率。
实施例5
除以下不同之处以外，基本按照实施例1制备构造样品。
代替碳涂布ePTFE层，通过以下步骤制备第一部件：用单个基本连续的黑色永久标记涂层对1.2密耳ePTFE层(平均孔径约0.2微米，约18克/平方米)进行上色，产生第一部件的第一基材。依据本文所述的测试方法测量第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
依据本文所述的测试方法，在按照实施例1所述制备和测试的第二部件的金属化侧上测量发射率，报告在表1中。
然后，使用不连续的聚氨酯粘合剂将第一部件的未上色侧粘合到第二部件的金属化侧上。使用不连续的聚氨酯粘合剂将织物层叠到第二部件的非金属化侧上，从而形成构造。依据本实施例制备的样品的多谱段测试结果是对第一部件侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。如表1所报告的，该构造的可见反射率约为5％，nIR反射率约为12％，MWIR反射率约为53％，LWIR反射率约为54％。
依据该实施例制备的样品具有雷达透射性，在利用本文所述的方法测试时，该样品在1-5GHz和1-20GHz的范围内的平均透射率都约为100％。还依据本文所述的方法测试了样品的手感值、重量(克/米2)和疏油性。结果示于表3中。
实施例6
按照以下方法制备包含两层通过金属涂层连接的碳涂布ePTFE的构造样品。
按照实施例1所述制备碳涂布ePTFE样品，作为第一部件的第一基材。依据本文所述的测试方法测量第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
将第一部件的碳涂布ePTFE第一基材分成两个大致相同的部分。其中的一个部分依据漆罐上的说明用Krylon内/外金金属喷漆(零件号1510-H597)进行涂布，产生热反射性层。将余下的未上漆部分的非碳涂布侧放在上漆部分的湿漆上，通过手工操作抹平，以除去皱纹，使漆既作为粘合剂，又作为低发射率构件，由此形成复合样品。使样品干燥约10分钟，使用设备服务公司(Devices and Services，Inc.)(10290 Monroe Drive #202，Dallas，TX.75229)的型号AE的发射率测量仪测量发射率。
依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对第一试样侧测量得到的，这些结果显示在表1中。构造的可见反射率约为9％，nIR反射率约为13％，MWIR反射率约为31％，LWIR反射率约为41％。
依据该实施例制备的样品具有雷达透射性，在利用本文所述的方法测试时，该样品在1-5GHz和1-20GHz的范围内的平均雷达透射率都约为100％。还依据本文所述的方法测试了样品的手感值、重量(克/米2)和疏油性。结果示于表3中。
实施例7
按照以下方法制备包含聚丙烯和金属的构造样品。
通过以下步骤制备第一部件的第一基材：用基本连续的黑色永久标记涂层对2.5密耳聚丙烯膜层的一侧上色。依据本文所述的测试方法测量第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
基本依据美国专利5,955,175制备包含金属化ePTFE材料的热反射性层。依据本文所述的测试方法在金属化侧上测量发射率，报告在表1中。
然后，使用GK公司(Geo Knight and Co.)的型号178SU热压机在约350°F处理约10秒，将第一基材的未上色侧粘合到热反射性层的金属化侧上，由此形成构造。
依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对样品的上色侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。如表1所报告的，该构造的可见反射率约为7％，nIR反射率约为16％，MWIR反射率约为43％，LWIR反射率约为78％。
实施例8
按照以下方法制备包含金属化聚氨酯的构造样品。
利用物理气相沉积法对包含1密耳聚氨酯膜样品的第一基材(德非聚氨酯公司(Deerfield Urethanes)，零件号1710S，Deerfield，MA)进行金属化。通过物理气相沉积法将约300纳米的铝沉积在第一基材的第二表面上。然后，用单个基本连续的黑色永久标记涂层对样品的非金属化侧进行上色。
利用该基本标记涂布的PU膜的非金属化部分测量该第一基材样品的性质。依据本文所述的测试方法测量该基材的光学密度和热透射性质，作为“第一部件”报告在表1中。
依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对上色侧测量得到的，这些结果显示在表1中。构造的可见反射率约为7％，nIR反射率约为13％，MWIR反射率约为54％，LWIR反射率约为18％。
实施例9
按照以下方法制备包含聚乙烯膜和铝箔的构造样品。
通过以下步骤制备第一部件：用单个基本连续的黑色永久标记涂层对2.0密耳聚乙烯膜层进行上色，构成第一部件的第一基材。依据本文所述的测试方法测量第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
包含Stor-ItTM牌铝箔的第二部件用作热反射性层。用于该热反射性层的铝箔的金属厚度经计算约为0.001英寸。依据本文所述的测试方法测量发射率，报告在表1中。
将PE膜的未上色侧放在与铝箔相邻的位置，用作多谱段选择性反射构造。依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对样品的上色侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。如表1所报告的，该构造的可见反射率约为7％，nIR反射率约为23％，MWIR反射率约为70％，LWIR反射率约为73％。
依据该实施例制备的样品不能透过雷达，在利用本文所述的方法测试时，该样品在1-5GHz和1-20GHz的范围内的平均透射率都约为0％。还依据本文所述的方法测试了样品的手感值、重量(克/米2)和疏油性。结果示于表3中。
实施例10
除以下不同之处以外，基本按照实施例5制备构造样品。代替不连续的聚氨酯粘合剂，使用连续的3M Super 77TM多用粘合剂涂层将第一部件和第二部件粘合在一起。还省略织物背衬。
依据本文所述的测试方法测量如实施例5制备的第一部件的第一基材的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
依据本文所述的测试方法，在如实施例5所述的金属化侧上测量第二部件的发射率，报告在表1中。
构造样品的多谱段测试结果是对上色侧测量得到的，这些结果显示在表1中。本发明这个实施方式的可见反射率约为4％，nIR反射率约为9％，MWIR反射率约为34％，LWIR反射率约为16％。
实施例11
基本按照实施例8所述制备构造样品，用1.5密耳聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜代替聚氨酯膜。对于热反射性层，测量非金属化侧的发射率，所测数值报告在表1中。
如实施例8中所述，利用该基本标记涂布的PET膜的非金属化部分测量该第一基材的性质。依据本文所述的测试方法测量该基材的光学密度和热透射性质，作为第一部件报告在表1中。
依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对上色侧测量得到的，这些结果显示在表1中。构造的可见反射率约为7％，nIR反射率约为17％，MWIR反射率约为63％，LWIR反射率约为5％。
实施例12
按照以下方法制备包含ePTFE和金属化ePTFE的构造样品。
依据本发明所述的测试方法，测量第一部件的1.2密耳ePTFE膜(平均孔径约0.2微米，约18克/平方米)的光学密度和热透射性质，报告在表1中。
依据美国专利5,955,175制备包含金属化ePTFE的第二部件，作为热反射性层。依据本文所述的测试方法在金属化侧上测量发射率，报告在表1中。
然后，将第一部件抵靠第二部件的金属化侧放置，将0.5密耳的聚乙烯膜层设置在两者之间。使用GK公司(Geo Knight and Co.)的型号178SU热压机在约350°F处理约10秒，将这些层粘合在一起，形成构造。依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对样品的碳涂布ePTFE侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。
如表1所报告的，该构造的可见反射率约为86％，nIR反射率约为73％，MWIR反射率约为56％，LWIR反射率约为83％。
实施例13
按照以下方法制备包含碳涂布ePTFE和金属化聚酯的构造样品。
按照以下步骤制备样品：提供以如实施例1所述的碳涂布ePTFE作为第一基材的第一部件。然后，将包含来自莱尔德公司(Laird Co.)的Ni/Cu金属化聚酯塔夫绸(产品#3027-217)作为热反射性层(30)的第二部件放置在第一基材附近。产品说明书列出该Ni/Cu金属化聚酯塔夫绸的金属厚度为152微米。依据本实施例制备的构造样品的多谱段测试结果是对第一部件侧测量得到的，这些结果显示在表1以及图9、10和11中。如表1所报告的，该构造的可见反射率约为10％，nIR反射率约为15％，MWIR反射率约为44％，LWIR反射率约为61％。
依据该实施例制备的样品不能透过雷达，在利用本文所述的方法测试时，该样品在1-5GHz和1-20GHz的范围内的平均透射率都约为0％。还依据本文所述的方法测试了样品的手感值、重量(克/米2)和疏油性。结果示于表3中。
实施例14
得到零件号为WJIX102108HZ的Gore零件，测量该复合物的多谱段反射性质。Gore零件是代表性的军用规格顺应性织物，该产品具有可接受的可见和nIR性能，但是不符合热反射性质方面的要求。该织物是层叠到包含背衬织物的双组分膜上的伪装用已印刷织物。4色图案的各颜色--浅茶色、都市茶色(Urban tan)、浅郊狼色(Light Coyote)和高原色(Highland)--分别作为14a、14b、14c和14d测量。多谱段测试结果如表1中所示。
表1-样品性质的测量结果
表1-对样品测量的湿蒸汽透射速率。
表3-以透射百分率报告的雷达透射性、疏油性、重量和手感测量值

Claims (42)

1.一种具有雷达透射性的热伪装兼视觉伪装的构造，其包括：
前表面和后表面；
具有透热性、视觉上不透明的基材，该基材包含第一微孔聚合物层和着色剂，具有邻近构造前表面的第一表面和第二表面；以及
热反射性层，该层包括与所述具有透热性、视觉上不透明的基材的第二表面相邻的低发射率构件，所述热反射性层邻近所述构造的后表面，
其中，所述构造具有以下特征：
i)在400-600纳米的波长范围内的平均反射率<70％，
ii)在9-12微米的波长范围内的平均反射率>25％；和
iii)在1GHz到5GHz的频率范围内的平均雷达透射率>90％。
2.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造还在700-1000纳米波长范围内具有<70％的平均反射率。
3.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造在1GHz到20GHz的频率范围内的平均雷达透射率>90％。
4.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造在1GHz到20GHz的频率范围内的平均雷达透射率>99％。
5.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述第一微孔聚合物层包含第一微孔性膨胀型聚四氟乙烯(ePTFE)。
6.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述热反射性层包含聚合物层。
7.如权利要求6所述的构造，其特征在于，所述热反射性层包含金属化的聚合物层。
8.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述热反射性层包含第二微孔聚合物层。
9.如权利要求8所述的构造，其特征在于，所述第二微孔聚合物层是金属化的。
10.如权利要求9所述的构造，其特征在于，所述第二微孔聚合物层包含金属化的ePTFE。
11.如权利要求5所述的构造，其特征在于，所述热反射性层包含第二微孔性膨胀型PTFE层，所述低发射率构件是沉积的金属，从而形成第二微孔性膨胀型PTFE层的金属化表面，其中所述金属化的表面与具有透热性、视觉上不透明的基材的第二表面相邻。
12.如权利要求11所述的构造，其特征在于，所述金属的厚度小于1微米。
13.如权利要求11所述的构造，其特征在于，所述金属的厚度小于500纳米。
14.如权利要求11所述的构造，其特征在于，所述金属的厚度小于400纳米。
15.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述热反射性层通过居间粘合剂层粘附在所述具有透热性、视觉上不透明的基材上。
16.如权利要求11所述的构造，其特征在于，所述低发射率构件包含在第二微孔性膨胀型PTFE层的表面上的气相沉积的金属颗粒。
17.如权利要求5所述的构造，其特征在于，所述低发射率构件包含在第二微孔性膨胀型PTFE层的表面上含金属颗粒的喷涂涂层。
18.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述低发射率构件包含Al。
19.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述低发射率构件包含Cu。
20.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述低发射率构件包含Au。
21.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述低发射率构件选自银(Ag)、镍(Ni)、锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)、铬(Cr)或它们的合金。
22.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造还包括用于削弱雷达信号的防雷达伪装层，该防雷达伪装层与热反射性层相邻，并与具有透热性、视觉上不透明的层相对。
23.如权利要求22所述的构造，其特征在于，所述防雷达伪装层包含雷达吸收部件。
24.如权利要求22所述的构造，其特征在于，所述防雷达伪装层包含雷达反射部件。
25.如权利要求22所述的构造，其特征在于，所述防雷达伪装层包含不连续的雷达反射部件区域和不连续的雷达吸收部件区域。
26.如权利要求22所述的构造，其特征在于，所述防雷达伪装层层叠在热反射性层的与具有透热性、视觉上不透明的基材相反的一侧上。
27.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造的油级大于1。
28.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造的油级大于2。
29.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造的手感值小于500克。
30.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造的手感值小于300克。
31.如权利要求1所述的构造，其特征在于，所述构造的手感值小于200克。
32.一种为防雷达伪装车辆提供视觉和热伪装性的方法，该方法包括：
a.形成一种构造，该构造包括：
前表面和后表面；
与前表面相邻的具有透热性、视觉上不透明的基材；和
包括低发射率构件的热反射性层，该层与具有透热性、视觉上不透明的基材相邻；
其中，所述构造具有以下特征：
i)在400-600纳米的波长范围内的平均反射率<70％，
ii)在9-12微米的波长范围内的平均反射率>25％；和
iii)在1GHz到20GHz的频率范围内的平均雷达透射率
>90％；
b.将所述构造放置在探测器和防雷达伪装车辆之间，其中所述构造的前表面朝向探测器放置。
33.一种制备具有雷达透射性的热伪装兼视觉伪装的构造的方法，该方法包括以下步骤：
a.提供包含透热性第一微孔聚合物材料的第一基材，该第一基材具有第一表面和第二表面；
b.提供着色剂；
c.将着色剂至少施加在所述第一基材的第一表面上，形成具有透热性、视觉上不透明的层；
d.提供包含低发射率构件的第二基材；
e.使所述第二基材的低发射率构件向着所述第一基材的第二表面取向；
f.使所述第一基材和第二基材粘附在一起，形成具有以下特征的构造：在400-600纳米的波长范围内的平均反射率<70％，在9-12微米的波长范围内的平均反射率>25％，在1GHz到20GHz的频率范围内的雷达透射率大于90％。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述透热性聚合物材料包含ePTFE。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述方法包括将着色剂印刷到ePTFE上，形成具有透热性、视觉上不透明的层。
36.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第二基材包含第二微孔聚合物层，所述方法还包括在第二微孔层上气相沉积金属的步骤。
37.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述第二基材包含第二微孔聚合物层，所述方法还包括在第二微孔层上喷涂金属的步骤。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述方法包括使所述第一微孔层和所述第二微孔层粘附在一起的步骤。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述方法包括通过施加金属喷雾作为粘合剂，使所述第一微孔层和所述第二微孔层粘附在一起的步骤。
40.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述方法包括在构造的邻近第二基材的一侧上层叠至少一个额外的层。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述至少一个额外的层是织物层。
42.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述至少一个额外的层是防雷达伪装层。
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