CN103710991B - 一种兼容雷达和红外隐身织物及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种兼容雷达和红外隐身织物及其制备和应用，该隐身织物包括基布和兼容雷达和红外的隐身层；所述的兼容雷达和红外的隐身层是由有序介孔C-ZAO粉体经涂层制备的；其制备方法包括（1）将分散剂加入到溶剂中，搅拌均匀后加入有序介孔C-ZAO粉体得到混合体，将上述混合体研磨得到介孔C-ZAO涂料；（2）将涂层剂与辅料混合溶解到溶剂中，加入步骤（1）得到的介孔C-ZAO涂料后研磨，最后在基布上进行涂层制备即可。本发明的隐身织物具有较低的红外发射率，制备的红外隐身层附着力强，并且兼容雷达隐身，制备方法简单，成本低，物理机械性能良好，可广泛应用于人体、军事武器的红外伪装和光电隐身工程领域。
Description
技术领域
本发明属于隐身材料及其制备和应用领域，特别涉及一种兼容雷达和红外隐身织物及其制备和应用。
背景技术
近年来，现代电子技术和先进探测系统的迅猛发展，极大拓展了战争中搜索、跟踪目标的能力，作战士兵和武器装备所受到的威胁日益严重。为了提高武器装备的生存能力，增强其作战效能，使其难以被敌方发现、识别、跟踪和攻击，隐身技术应运而生。采用隐身技术，如通过改变目标外部结构，或进行表面涂装，或伪装处理，降低目标的可探测信号特征，使敌方的探测、制导、侦察系统失去功效，从而尽可能地隐蔽自己，掌握战场的主动权。因此，隐身技术作为提高武器系统生存、突防及纵深打击能力的有效手段，已成为世界强国角逐军事高新技术的热点之一。
根据军事目标探测技术的不同，隐身技术有雷达隐身、红外隐身、激光隐身、声隐身以及可见光隐身等。现阶段对军用飞行器的目标探测中，雷达大约为60%，红外30%，其它10%。因此，军事领域的主要威胁目前仍然是雷达与红外探测。隐身技术研究也以雷达和红外隐身为重点，同时控制激光、声、可见光等其它信号特征，以期获得多功能、高性能的隐身功能材料和结构材料。
但是，研究表明雷达吸波材料要求材料高吸收、低反射，但吸收的电磁能在材料内部转化为热能，增加了材料的表面温度，极易被红外探测器识别。另外，红外隐身要求材料低吸收、高反射，这使得雷达波在材料表面直接反射回去，达不到雷达隐身的效果。因此，研究兼容红外和雷达多波段隐身已成为研究的热点。
目前，多波段隐身技术主要是采用多层涂层的方式实现的，导致涂层厚度较厚，耐久性较差，寿命短，无法适应不同背景中的隐身。而关于同时兼容雷达和红外双波段纳米复合隐身材料的报道鲜有。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种兼容雷达和红外隐身织物及其制备和应用，该织物同时兼容了雷达和红外两个波段隐身，其雷达和红外隐身层附着力强、质轻，制备简单、耐久性好，避免了多层涂层的繁琐和厚重，可广泛应用于人体，军事武器的红外伪装和光电隐身工程领域。
本发明的一种兼容雷达和红外隐身织物，该隐身织物包括基布和兼容雷达和红外的隐身层；所述的兼容雷达和红外的隐身层是由有序介孔C-ZAO粉体经涂层制备的。
所述的基布为的纺织品或薄膜材料，所述的纺织品可以为任何形式（机织、针织、无纺布）任何材质（天然纤维、合成纤维、再生纤维），所述的薄膜材料的材质不限。
所述的兼容雷达和红外的隐身层表面涂覆厚度微米级的有机导电薄膜涂层。
所述的有机导电薄膜涂层为聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺薄膜的一种或几种。
本发明的一种兼容雷达和红外隐身织物的制备方法，包括：
（1）介孔C-ZAO涂料的制备：
将分散剂加入到所选溶剂中，搅拌溶解后加入有序介孔C-ZAO粉体得到混合体，将上述混合体研磨均匀得介孔C-ZAO涂料；
（2）雷达和红外隐身涂层整理：
将涂层剂与辅料混合溶解到溶剂中，加入步骤（1）得到的介孔C-ZAO涂料后研磨，最后在基布上进行涂层制备即可。
步骤（2）中所述的辅料为消泡剂、增稠剂、交联剂、流平剂中的一种或几种。
步骤（1）中所述的研磨为在800～1200rpm转速下研磨6-12h。
步骤（1）得到的介孔C-ZAO涂料的平均粒径在200nm左右。
步骤（2）中所示的涂层剂为纺织用水性粘合剂、油性粘合剂中的一种；所示的水性粘合剂包括PVC、PU、水性丙烯酸树脂；所示的油性粘合剂包括有机硅类涂层、三元乙丙橡胶涂层。
步骤（2）中所述的涂层制备为刮涂、喷涂、流涂、印花、电沉积中的一种。
本发明的一种兼容雷达和红外隐身织物应用于红外、雷达伪装以及光电隐身工程领域。
本发明的兼容雷达和红外隐身织物的红外发射率测得为0.78，较原布降低0.16，匹配厚度7mm时，最小反射率可达-31.5dB，有效吸收带宽为4.1GHz。
本发明所述的有序介孔C-ZAO纳米复合材料是一种性能优异红外和雷达双波段隐身材料，具有有序的纳米孔阵列，可以精确控制各组分的比列获得最佳阻抗匹配，而且孔径分布可调，极高的比表面积和丰富的孔道结构能造成多重散射，质轻，导电性强。另外，半导体ZAO的存在，显著降低了红外发射率。
有益效果：
（1）本发明兼容雷达和红外隐身织物能同时兼容雷达和红外隐身两个波段隐身；
（2）本发明的隐身织物在8～14μm波段红外的发射率可达到0.7，匹配厚度7mm时，最小反射率可达-31.5dB，有效吸收带宽为4.1GHz。
（3）本发明的兼容雷达和红外隐身织物质轻，操作简单，成本较低，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种兼容雷达和红外隐身织物的结构示意图；其中，1是基布，2是兼容雷达和红外隐身层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
（1）首先制备ZAO溶胶，其具体制备方法如下：将无机前躯体氯化锌、稳定剂单乙醇胺和溶剂乙醇混合，搅拌溶解，然后加入掺杂剂硝酸铝，25-100℃条件下，回流反应1-4h，冷却，得ZAO溶胶，其中前躯体、稳定剂和溶剂的加入量比为0.01-0.02mol:0.01-0.02mol:10ml，掺杂剂的添加量按Al2O3:ZnO摩尔比为0.03-0.09进行换算；
（2）将模板剂三嵌段共聚物F127和酸催化剂硝酸溶解在有机溶剂中，得到澄清溶液，然后在溶液中加入高分子前驱体酚醛树脂和上述ZAO溶胶，模板剂、酸催化剂、高分子前驱体、无机前驱体的加入质量比为1-2g:1-4g:5g:0.5-4g，然后挥发溶剂，固化，惰性气体条件下，350-400℃煅烧，得到介孔高分子-ZAO复合材料，然后在惰性气体条件下，400-900℃煅烧，即得高度有序的介孔碳-ZAO复合材料。
实施例2
（1）首先制备ZAO溶胶，其具体制备方法如下：将无机前躯体醋酸锌、稳定剂单乙醇胺和溶剂异丙醇混合，搅拌溶解，然后加入掺杂剂氯化铝，25-100℃条件下，回流反应1-4h，冷却，得ZAO溶胶，其中前躯体、稳定剂和溶剂的加入量比为0.01-0.02mol:0.01-0.02mol:10ml，掺杂剂的添加量按Al2O3:ZnO摩尔比为0.03-0.09进行换算；
（2）将模板剂三嵌段共聚物F127和酸催化剂盐酸溶解在有机溶剂中，得到澄清溶液，然后在溶液中加入高分子前驱体糠醛和上述ZAO溶胶，模板剂、酸催化剂、高分子前驱体、无机前驱体的加入质量比为1-2g:1-4g:5g:0.5-4g，然后挥发溶剂，固化，惰性气体条件下，350-400℃煅烧，得到介孔高分子-ZAO复合材料，然后在惰性气体条件下，400-900℃煅烧，即得高度有序的介孔碳-ZAO复合材料。
实施例3
（1）首先制备ZAO溶胶，其具体制备方法如下：将无机前躯体硝酸锌、稳定剂二乙醇胺和溶剂乙二醇甲醚混合，搅拌溶解，然后加入掺杂剂硫酸铝，25-100℃条件下，回流反应1-4h，冷却，得ZAO溶胶，其中前躯体、稳定剂和溶剂的加入量比为0.01-0.02mol:0.01-0.02mol:10ml，掺杂剂的添加量按Al2O3:ZnO摩尔比为0.03-0.09进行换算；
（2）将模板剂三嵌段共聚物F127和酸催化剂醋酸溶解在有机溶剂中，得到澄清溶液，然后在溶液中加入高分子前驱体糠醛和上述ZAO溶胶，模板剂、酸催化剂、高分子前驱体、无机前驱体的加入质量比为1-2g:1-4g:5g:0.5-4g，然后挥发溶剂，固化，惰性气体条件下，350-400℃煅烧，得到介孔高分子-ZAO复合材料，然后在惰性气体条件下，400-900℃煅烧，即得高度有序的介孔碳-ZAO复合材料。
实施例4
（1）首先制备ZAO溶胶，其具体制备方法如下：将无机前躯体硫酸锌、稳定剂柠檬酸铵和溶剂甲氧基乙醇混合，搅拌溶解，然后加入掺杂剂氯化铝，25-100℃条件下，回流反应1-4h，冷却，得ZAO溶胶，其中前躯体、稳定剂和溶剂的加入量比为0.01-0.02mol:0.01-0.02mol:10ml，掺杂剂的添加量按Al2O3:ZnO摩尔比为0.03-0.09进行换算；
（2）将模板剂三嵌段共聚物F127和酸催化剂草酸溶解在有机溶剂中，得到澄清溶液，然后在溶液中加入高分子前驱体糠醛和上述ZAO溶胶，模板剂、酸催化剂、高分子前驱体、无机前驱体的加入质量比为1-2g:1-4g:5g:0.5-4g，然后挥发溶剂，固化，惰性气体条件下，350-400℃煅烧，得到介孔高分子-ZAO复合材料，然后在惰性气体条件下，400-900℃煅烧，即得高度有序的介孔碳-ZAO复合材料。
实施例5
（1）介孔C-ZAO涂料的制备
介孔C-ZAO30%
分散剂5%
二甲苯65%
将分散剂加入到二甲苯中，搅拌溶解后加入有序介孔C-ZAO粉体得到混合体，将上述混合体与氧化锆陶瓷珠置于球磨仪中，800rpm转速下研磨8h，得到介孔C-ZAO分散液，平均粒径在200nm左右。
（2）雷达和红外隐身涂层整理
按配方用量将上述材料混合均匀，加入已制得的介孔C-ZAO浆料后600rpm转速下研磨30min，涂覆在棉织物上。
该兼容雷达和红外隐身织物的红外发射率测得为0.78，较原布降低0.16，匹配厚度7mm时，最小反射率可达-31.5dB，有效吸收带宽为4.1GHz。
实施例6
（1）介孔C-ZAO涂料的制备
介孔C-ZAO粉体40%
分散剂10%
水50%
将分散剂溶于水中，搅拌均匀后加入介孔C-ZAO粉体，将混合体与氧化锆陶瓷珠置于球磨仪中，1000rpm转速下研磨10h，得到介孔C-ZAO分散液，平均粒径在170nm左右。经抽滤，二次研磨，制备出固相质量百分含量为40wt%的介孔C-ZAO浓缩浆。
（2）雷达和红外隐身涂层整理
按配方用量将上述材料混合，搅拌均匀后加入已配制好的C-ZAO浆料后500rpm转速下研磨60min，涂覆在牛津布上。整理完成后在织物上再涂覆一层聚吡咯有机导电膜。
该兼容雷达和红外隐身织物的红外发射率测得为0.72，匹配厚度9mm时，最小反射率可达-29dB，有效吸收带宽为3.9GHz。
实施例7
（1）介孔C-ZAO涂料的制备
介孔C-ZAO45%
分散剂(S-2108)12%
甲苯43%
将分散剂溶于甲苯中，搅拌均匀后加入介孔C-ZAO粉体，将混合体与氧化锆陶瓷珠置于球磨仪中，800rpm转速下研磨10h，得到介孔C-ZAO分散液，平均粒径在190nm左右。
（2）雷达和红外隐身涂层整理
聚氨酯粘合剂70%
流平剂3%
甲苯27%
按配方用量将上述材料混合，搅拌均匀后加入已配制好的C-ZAO浆料后500rpm转速下研磨60min，在抗菌层上面进行涂覆。整理完成后再涂覆一层聚苯胺有机导电膜。
该兼容雷达和红外隐身织物的红外发射率测得为0.70，匹配厚度5mm时，最小反射率可达-28dB，有效吸收带宽为3.8GHz。
实施例8
（1）介孔C-ZAO涂料的制备
将分散剂溶于水中，搅拌均匀后加入介孔C-ZAO粉体和氧化钛粉体，将混合体与氧化锆陶瓷珠置于球磨仪中，1000rpm转速下研磨10h，得到分散液，平均粒径在200nm左右。
（2）雷达和红外隐身涂层整理
按配方用量将上述材料混合，搅拌均匀后加入已配制好上述浆料后500rpm转速下研磨60min，在尼龙布上面进行涂覆。
该兼容雷达和红外隐身织物的红外发射率测得为0.79，匹配厚度4mm时，最小反射率可达-24dB，有效吸收带宽为3.3GHz。
Claims (10)
1.一种兼容雷达和红外隐身织物，该隐身织物包括基布(1)和兼容雷达和红外的隐身层(2)；所述的兼容雷达和红外的隐身层(2)是由有序介孔C-ZAO粉体经涂层制备的。
2.根据权利要求1所述的一种兼容雷达和红外隐身织物，其特征在于：所述的基布为的纺织品或薄膜材料。
3.根据权利要求1所述的一种兼容雷达和红外隐身织物，其特征在于：所述的兼容雷达和红外的隐身层(2)表面涂覆厚度微米级的有机导电薄膜涂层。
4.根据权利要求3所述的一种兼容雷达和红外隐身织物，其特征在于：所述的有机导电薄膜涂层为聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺薄膜的一种或几种。
5.如权利要求1所述的兼容雷达和红外隐身织物的制备方法，包括：
(1)介孔C-ZAO涂料的制备：
将分散剂加入到溶剂中，搅拌均匀后加入有序介孔C-ZAO粉体得到混合体，将上述混合体研磨得到介孔C-ZAO涂料；
(2)雷达和红外隐身涂层整理：
将涂层剂与辅料混合溶解到溶剂中，加入步骤(1)得到的介孔C-ZAO涂料后研磨，最后在基布上进行涂层制备即可。
6.根据权利要求5所述的一种兼容雷达和红外隐身织物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的辅料为消泡剂、增稠剂、交联剂、流平剂中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的一种兼容雷达和红外隐身织物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的研磨为在800～1200rpm转速下研磨6-12h。
8.根据权利要求5所述的一种兼容雷达和红外隐身织物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所示的涂层剂为纺织用水性粘合剂、油性粘合剂中的一种；所示的水性粘合剂包括PVC、PU、水性丙烯酸树脂；所示的油性粘合剂包括有机硅类粘合剂、三元乙丙橡胶粘合剂。
9.根据权利要求5所述的一种兼容雷达和红外隐身织物的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的涂层制备为刮涂、喷涂、流涂、印花、电沉积中的一种。
10.如权利要求1所述的兼容雷达和红外隐身织物应用于红外、雷达伪装以及光电隐身工程领域。
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