CN109435345B - 多层结构的红外隐身材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多层结构的红外隐身材料，其核心层为水凝胶，在核心层单侧或双侧增加辅助层。水凝胶具有很高的比热容，可以在温度无明显改变的前提下吸收大量热量，实现热缓冲的功能；利用水凝胶作为核心层，一方面可降低被覆盖物的热红外特征，一方面能够对环境红外辐射特征实现自适应，实现红外隐身。作为覆盖物时，本发明边缘可安置导热固定装置并与导热层联通，实现可控的定向导热；此外，可在多层结构的任意层复合雷达吸波材料，并且可在最外层制备低红外辐射和迷彩层，同时实现红外、雷达波和视觉隐身；该多层结构可内衬透气织物，满足战士长时间隐蔽时的透气需求。本发明具有良好的红外、雷达、可见光隐身能力，且具备制备工艺简单、低成本、易携带、多功能的特点。

Description

多层结构的红外隐身材料
技术领域
本发明涉及一种多层结构的柔性材料，特别涉及一种多层结构的红外隐身材料。
背景技术
在军事作战领域，红外侦察和监视技术越发成熟，成为军事必备技术，使常规的树丛及夜色难以对作战人员进行遮蔽掩护。目前常规的做法是在人体上覆盖低热辐射毛毯等辅助物实现红外隐身，躲避红外探测，但随着时间的增加，遮掩体表面仍然会出现高于周边环境的情况，从而很容易被红外探测仪器检测到而暴露目标。最近，一些报道公开了实现长时间红外隐身的织物或系统。但是，部分隐身织物或系统制备工艺复杂、成本高，且原材料和制备过程对环境有较大污染；部分隐身遮挡系统过于复杂，不利于单兵携带；而且受限于材料瓶颈，现有技术实际可达到的性能通常有限，很难实现长时间有效的红外隐身。
发明内容
本发明目的是提供一种制备工艺简单、成本低廉、携带方便、效果明显的红外隐身材料。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
制备一种多层结构的红外隐身材料，其以水凝胶为核心层，在核心层单侧或双侧增加辅助层，其中：
(1)单侧增加辅助层时，辅助层为隔热层，或隔热层/导热层双层结构，或多个隔热层/导热层的重复叠加结构，其中导热层与核心层接触；
(2)双侧增加辅助层时，从核心层向外的两侧，一侧的辅助层为隔热层，或隔热层/导热层双层结构，或多个隔热层/导热层的重复叠加结构，其中隔热层与核心层接触；另一侧的辅助层为导热层，或导热层/隔热层双层结构，或多个导热层/隔热层重复叠加的结构，其中导热层与核心层接触。
进一步的，所述核心层由柔性导电水凝胶构成，其中水凝胶含水率高于50％(质量分数)，弹性伸长率大于100％；且暴露于空气中，水凝胶可维持上述性能。
进一步的，所述导热层可以是但不限于高导热金属、炭黑粉、导热硅脂、金刚石粉、石墨烯等高导热材料。
进一步的，所述隔热层可以是但不限于涂覆热反射涂层(或热反射涂料)的柔性泡沫、保温隔热纸、纤维棉、涂覆热反射涂层(或热反射涂料)的气泡垫、隔热气泡垫等柔性隔热材料。
进一步的，所述隐身材料最外层可喷涂或覆盖一层环境自适应层，其红外发射率低于0.45。该环境自适应层可以是但不限于低红外辐射材料和迷彩油墨/织物的复合物。
进一步的，单侧增加辅助层时，辅助层外侧可覆盖一层柔软透气织物。
进一步的，双侧增加辅助层时，最外层导热层的外侧可覆盖一层柔软透气织物。
进一步的，当上述多层结构的红外隐身材料作为覆盖物时，其周缘处可安置导热固定装置，并与导热层联通，所述导热固定装置可以是但不限于铁、铜、铝等导热性能好硬度高的材料。
进一步的，所述红外隐身材料，所述多层结构中可以在任意层中复合雷达波吸收材料。所述雷达波吸收材料可以是但不限于纳米石墨粉、铁氧体磁粉、碳化硅纤维、多晶铁纤维。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明制备工艺简单、成本低廉、环境污染低；
(2)相对于集成电子模块并配带电源的红外隐身结构，本发明实现无源化，并且无复杂的电子模块，整体成本较低、具备良好柔性且携带方便；
(3)相对于其他无源红外隐身结构，本发明工艺简单、效果显著；
(4)本发明可同时实现红外、雷达和可见光隐身，而且具备防晒、防火阻燃和防静电等多种功能。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为本发明的一种单层单侧结构的红外隐身材料的结构示意图；其中，4-水凝胶层，9-隔热层。
图2为本发明的一种多层单侧结构的红外隐身材料的结构示意图；其中，4-水凝胶层，9-隔热层，10-导热层。
图3为本发明的一种双层双侧结构的红外隐身材料的结构示意图；其中，1-环境自适应层、2-第一隔热层、3-第一导热层、4-水凝胶层、5-第二隔热层、6-第二导热层、7-透气织物层、8-导热固定装置。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是应为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
本发明总体上旨在提出一种采用水凝胶作为核心层的单侧结构或者双侧结构的红外隐身材料，在核心层单侧或双侧增加辅助层，可同时实现红外、雷达和可见光隐身。水凝胶可以锁住大量水，具有很高的比热容，可以在温度无明显改变的前提下吸收大量热量，实现热缓冲的功能。本发明利用水凝胶作为核心层，一方面可降低被覆盖物的热红外特征，一方面能够对环境红外辐射特征实现自适应，实现红外隐身。而且水凝胶具备防火阻燃的功能，本发明可在关键时刻作为防火毯使用。此外，本发明选用高柔性水凝胶，其柔性固体特征利于柔性多层结构的制备。
实施例1
结合附图1，一种单侧增加辅助层红外隐身材料，依次为核心层即水凝胶层4)和隔热层9。
其中：所述水凝胶层4为含有氯化钙电解质的聚丙烯酰胺水凝胶。所述隔热层9为涂覆热反射涂层(或热反射涂料)的气泡垫。
制备时将水凝胶平铺在气泡垫上，厚度为1mm，气泡垫厚度为2mm。各层之间缝合固定。
测试其红外隐身性能，热台控温35℃，将材料覆盖热台，每隔十分钟用红外探测器进行检测，实现完全红外隐身持续1小时。
实施例2
结合附图2，一种单侧增加辅助层红外隐身材料，由上向下依次为水凝胶层4、隔热层9、导热层10。
其中所述水凝胶层1为含有氯化钙电解质的淀粉水凝胶；所述隔热层9为隔热气泡垫；所述导热层10选用有良好导热性可黏附于材料表面的导热炭黑粉。
制备时将水凝胶平铺在隔热气泡垫上，厚度为2mm，隔热气泡垫厚度为0.5mm，在水凝胶上喷洒一层导热石墨粉，厚度为0.1mm。各层缝合固定。
将材料覆盖裸露手臂，每隔十分钟用红外探测器进行检测，结果表明对手臂的红外隐身效果可持续3小时。
对尺寸60mm×200mm的样品(凝胶面)利用30mm高的火焰燃烧10s后凝胶面未燃烧，多层结构完整，表明其具有良好的阻燃性能。
实施例3
结合附图3，，一种双层双侧结构的红外隐身材料，由上而下依次为环境自适应层1、第一隔热层2、第一导热层3、水凝胶层4、第二隔热层5、第二导热层6、透气织物层7、导热固定装置8。
其中所述环境自适应层1采用涂覆高密度聚乙烯接枝马来酸酐涂膜和迷彩油墨复合层的高强织物；所述第一隔热层2和第二隔热层5采用保温隔热纸；所述第一导热层3和第二导热层6采用导热石墨烯；所述水凝胶层4采用含有硝酸镁电解质并复合了碳化硅纤维的淀粉水凝胶；所述透气织物层7采用柔软透气棉纤维织物；所述导热固定装置8采用具有良好导热性和强度的金属铜线。
其加工工艺为：
1、将水凝胶层4平铺到第二隔热层5上，水凝胶层4上平铺第一导热层3，然后在第一导热层3上方再粘结第一隔热层2。接着在第一隔热层2上用PU胶将环境自适应层1粘在第一隔热层2上。
2、在透气织物层7上表面涂覆第二导热层6，再将步骤1制备的多层结构覆盖其上，其中第二隔热层5与第二导热层6接触，最后缝合固定。其中，水凝胶层4、第一导热层3和第二导热层6的厚度均为1mm，第一隔热层2与第二隔热层5的厚度为0.5mm。
3、将导热固定装置8连接至透气织物层7边缘，且与第二导热层6良好接触，用作导热和固定。
上述多层材料红外辐射率在0.35左右。将材料覆盖在人体表面，每隔十分钟用红外探测器进行检测，结果显示多层材料完全的红外隐身效果可持续高于10小时。
同时，经测试实施例3的隐身材料在S、C、X、Ku波段，雷达波衰减均大于5dB，而且抗静电效果好。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种多层结构的红外隐身材料，其特征在于：所述红外隐身材料以水凝胶为核心层，在核心层单侧或者双侧增加辅助层，其中：
（1）单侧增加辅助层时，辅助层为隔热层/导热层交替叠加的多层结构，其中隔热层与核心层接触；
（2）双侧增加辅助层时，一侧的辅助层为隔热层/导热层交替叠加的多层结构，其中隔热层与核心层接触，另一侧的辅助层为导热层/隔热层交替叠加的多层结构，其中导热层与核心层接触。
2.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：所述水凝胶为柔性导电水凝胶，水凝胶含水率高于50wt%，弹性伸长率高于100%。
3.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：所述导热层选自如下任意一种：炭黑粉、导热硅脂、金刚石粉以及石墨烯。
4.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：所述隔热层选自如下任意一种柔性隔热材料：涂覆热反射涂料的柔性泡沫、保温隔热纸、纤维棉、涂覆热反射涂料的气泡垫以及隔热气泡垫。
5.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：在所述红外隐身材料最外层覆盖一层环境自适应层，所述环境自适应层的红外发射率低于0.45。
6.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：单侧增加辅助层时，辅助层外侧设置一层透气织物层。
7.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：当所述红外隐身材料作为覆盖物时，其周缘处安置与导热层联通的导热固定装置。
8.根据权利要求7所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：所述导热固定装置选自铁、铜、铝中任意一种材料。
9.根据权利要求1所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：在核心层或/和辅助层中复合雷达波吸收材料。
10.根据权利要求9所述的多层结构的红外隐身材料，其特征在于：所述雷达波吸收材料选自纳米石墨粉、铁氧体磁粉、碳化硅纤维、多晶铁纤维中任意一种。
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