CN115745423B - 一种红外迷彩玻璃薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种红外迷彩玻璃薄膜及其制备方法，它包括两层介质膜层以及设置在介质膜层之间的金属层，其通过在金属层上设置不同金属占空比，实现在近红外和中远红外波段的反射率呈级差分布，从而实现迷彩分割效果；本发明在可见光波段具有高透明性，不影响正常的目视观察，在近红外和中远红外波段的反射率呈级差分布特点，用微光夜视仪和热像仪观测具有迷彩分割效果，从而能解决单一低反射率薄膜结构导致的规则车窗易被发现的问题。
Description
技术领域
本发明涉及军事隐身技术领域，尤其涉及一种红外迷彩玻璃薄膜及其制备方法。
背景技术
现代战争中，一般军事装备的温度都比背景的高，具有比背景更突出的红外特征，随着红外侦察设备的广泛应用，需要降低军事目标和背景的对比度，以应对来自敌方侦察系统的巨大威胁，一种行之有效的方式就是对军事目标进行红外隐身。虽然在军事平台车身或方舱等部位可以采用迷彩涂料或伪装网的方式实现红外隐身，但是传统的迷彩涂料或伪装网对可见光遮挡严重，无法用于军事平台透明玻璃窗的隐身。
而CN 102706220 A提出的一种多波段兼容隐身复合结构，CN 113805262 A提出的一种可见光高透过率的复合膜红外选择辐射体，以及CN 112622391 A提出的一种光学透明超宽带雷达与红外双隐身结构等，采用薄膜微结构设计、光学透明导电薄膜等方式在保持可见光高透明的情况下，具有红外低反射率，能够抑制目标的红外辐射特征，具备一定的红外隐身性能。但由于这些薄膜在红外波段的反射率是单一的低反射率，对于车窗这样形状规则的物体，在敌侦察系统观测识别时，呈现的是一个辐射亮度均匀分布的规则形状，极易和自然背景区分，红外隐身效果亟待提升。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外迷彩玻璃薄膜及其制备方法，该薄膜在可见光波段具有高透明性，不影响正常的目视观察，在近红外和中远红外波段的发射率呈级差分布特点，用微光夜视仪和热像仪观测具有迷彩分割效果，从而能解决单一低发射率薄膜结构导致的规则车窗易被发现的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种红外迷彩玻璃薄膜，它包括两层介质膜以及设置在两层介质膜层之间金属层，通过在金属层上设置不同金属占空比，实现在近红外和中远红外波段的反射率级差分布，从而实现迷彩分割效果。
同时本发明还公开一种红外迷彩玻璃薄膜的制备方法，采用电子束蒸发镀膜、热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜中的一种真空镀膜法，在基底材料上先沉积一层介质过渡层；然后采用掩膜板镀膜方式沉积不同占空比的金属层，或者先沉积金属层，再用激光直写或光刻的方式在金属层刻蚀出不同占空比的图案斑块，最后沉积一层介质保护层；
本发明的基底材料可以是玻璃，也可以是PET等透明材质，制备本发明红外迷彩玻璃薄膜自基底材料开始从内到外有三层，第一层为介质膜层、第二层为金属层、第三层为介质膜层，介质层由ZnS、SiO2、TiO2或其混合物构成，厚度在10-100nm，采用镀膜法制作；金属层由Au、Ag、Al、Cu等金属材料组成，厚度在8-40nm，采用掩膜板镀膜、镀膜+激光直写或光刻等方式制作不同占空比分布的斑块，构造出红外迷彩效果；
优选的基底材料上制作的3层膜层厚度由内向外各层厚度依次为：20±10nm、20±10nm、30±10nm。
本发明金属层不同占空比实现的方法有几种，一种是采用掩膜板镀膜方式沉积不同占空比的金属层，另外也可以先用镀膜的方式沉积金属层，再用激光直写或光刻的方式在金属层刻蚀出不同占空比的图案斑块。
本发明金属层中的图案斑块具有10-500μm的微小孔洞，从而在宏观上得到不同的金属占空比分布。
本发明红外迷彩玻璃薄膜在不同区域的膜层层数可能不一样。在金属层没有被刻蚀掉的区域，红外迷彩玻璃薄膜整体为三层结构，对应的是金属层占空比100%时的情况；在金属层被刻蚀掉的孔洞区域，红外迷彩玻璃薄膜整体为只有介质层的两层结构，对应的是金属层占空比0%时的情况。
本发明金属层中的微小孔洞对形状没有特殊要求，优选的可以是正多边形分布包括圆形。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：本发明的红外迷彩玻璃薄膜在可见光波段具有高透明性，便于开展常规的目视观察，在近红外和中远红外波段反射率呈级差分布，具有迷彩分割效果，用微光夜视仪和热像仪观测时，车窗部位是不规则的斑块分布，不易被发现，这对于保护我军重要军事目标，提高武器装备的生存概率具有重要的意义，同时本发明的红外迷彩玻璃薄膜结构简单，重量轻、厚度薄，加工制作工艺成熟，易于规模化生产和应用。
附图说明
图1为本发明的红外迷彩玻璃薄膜示意图；
图2为本发明的金属层微观结构的放大示意图；
图3为本发明的红外迷彩玻璃薄膜金属层占空比100%时，在380nm-1500nm波长范围的法向透过光谱图；
图4为本发明的红外迷彩玻璃薄膜金属层占空比100%时，在380nm-1500nm波长范围的法向反射光谱图；
图5为本发明的红外迷彩玻璃薄膜金属层占空比100%时，在380nm-15000nm波长范围的法向反射光谱图；
图6为本发明的红外迷彩玻璃薄膜金属层占空比0时，在380nm-1500nm波长范围的法向透过光谱图；
图7为本发明的红外迷彩玻璃薄膜金属层占空比0时，在380nm-15000nm波长范围的法向反射光谱图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
本发明旨在解决在敌侦察系统进行观测识别时，形状规则的物体呈现的是一个辐射亮度均匀分布的规则形状的问题，特别针对于车窗玻璃，另外还需要透过车窗观察敌方动向，较高的可见光透过率是必须的；为了能够抑制目标的红外辐射特征，并且使这种抑制效果有一定差异，需要制作出不同反射率斑块的迷彩图案，金属层100%占空比的斑块反射率最高，不含金属层的斑块反射率最低，当金属层在其余占空比时，总体反射率会随占空比值正比变化，基于通过设计金属层上的金属占空比，实现在近红外和中远红外波段的反射率呈级差分布，从而实现红外迷彩玻璃薄膜的迷彩分割效果，具体实施的原理如下：
假设金属层占空比为100%和0%时，薄膜整体在可见光波段的透过率分别为和，在近红外波段的反射率分别为和，在中远红外波段的反射率分别为和，则金
属层宏观占空比为时，薄膜整体在可见光波段的透过率为，在近红外波
段的反射率为，在中远红外波段的反射率为，因此只要是
设计要求的透过率介于和 之间，近红外波段的反射率介于和之间，中远红外
波段的反射率介和之间时，通过不同的金属占空比都可以实现，进而可实现在380-
760nm波段（可见光波段）的平均透过率>60%，600-900nm波段范围（近红外波段的短波）至少
有一种迷彩斑块和绿色植被的光谱反射特性接近，而在3-5μm（近红外波段的长波）和8-14μ
m（中远红外波段）波段范围有着明显的反射率级差。
参照图3和图6，可以看出金属占空比为100%和0%时，在380-760nm波段的平均透过率分别为62.6%，69.4%，两组金属占空比下的可见光波段的平均透过率>60%，可实现对车窗可见光波段的要求。
参照图4、5和图7，可以看出金属占空比为100%时，在600-900nm波段其反射光谱和典型绿色植被的反射光谱相似，在600-900nm波段的平均反射率为10.1%，在3-5μm的平均反射率为94.7%，在8-14μm的平均反射率为96.9%；而金属占空比为0%时，在600-900nm波段的平均反射率为27.5%，在3-5μm的平均反射率为9.3%，在8-14μm的平均反射率为8.3%。
结合计算得出，当金属层占空比分别75%、50%和25%时，和金属层占空比100%的膜层相比可见光透过率略有提升，在600-900nm波段的光谱反射率分别降低为原来的83%、67%、50%；3-5μm波段的平均反射率77%、55%、32%；8-14μm波段的平均反射率77%、54%、31%。所以上述不同占空比斑块能够在保证可见光波段高透明的同时，实现在近红外和中远红外波段的反射率级差分布，结合特定的迷彩图案设计能够实现迷彩玻璃隐身效果。
本发明不同金属占空比的金属层在玻璃薄膜上形成不同的视觉斑块，各种视觉斑块之间在近红外和中远红外波段的反射率差>10%，视觉斑块图案按照迷彩图案样式进行设计，玻璃薄膜在380-760nm波段的平均透过率>60%，在600-900nm波段范围至少有一种迷彩斑块和绿色植被的光谱反射特性接近，在3-5μm和8-14μm波段范围至少有一种视觉斑块的平均反射率>90%，利用不得金属占空比可形实现在近红外和中远红外波段的反射率级差分布。
在图1的实施例中玻璃薄膜具有4个不同金属占空比的视觉斑块，视觉斑块中金属占空比分别是100%，75%，50%，25%；图2给出了100%占空比和75%占空比的微观结构放大示意图（左侧的是100%占空比，右侧为75%占空比），类似的可以制作50%占空比和25%占空比的迷彩斑块。
该实施例中的基底材料为透明PET薄膜，在基底材料上镀制了硫化锌（ZnS）膜层（介质过渡层）、铜（Cu）膜层（金属层）和硫化锌（ZnS）膜层（介质保护层），各膜层的厚度自内向外依次为：22nm、23nm、32nm，各层使用电子束蒸发镀膜方式制备，制备的工艺参数为背景真空度为0.005Pa，硫化锌的沉积速率为0.03nm/s，铜的沉积速率为0.01nm/s，基底温度为100℃，金属层在使用电子束蒸发镀膜方式制备后，使用激光直写方式刻蚀出不同占空比的图案，每种占空比图案就对应一种迷彩斑块。
该实施例薄膜在可见光波段具有高透明性，不影响正常的目视观察，在近红外和中远红外波段的反射率呈级差分布特点，用微光夜视仪和热像仪观测具有迷彩分割效果，从而能解决单一低反射率薄膜结构导致的规则车窗易被发现的问题。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (5)
1.一种红外迷彩玻璃薄膜，它包括两层介质膜层以及设置在介质膜层之间的金属层，其特征在于：通过在金属层上设置不同的金属占空比，实现在近红外和中远红外波段的反射率呈级差分布，从而实现迷彩分割效果；
不同金属占空比的金属层在玻璃薄膜上形成不同的视觉斑块，各种视觉斑块之间在近红外和中远红外波段的反射率差>10%；
所述视觉斑块图案按照迷彩图案样式进行设计，玻璃薄膜在380-760nm波段的平均透过率>60%，在600-900nm波段范围至少有一种迷彩斑块和绿色植被的光谱反射特性接近，在3-5μm和8-14μm波段范围至少有一种视觉斑块的平均反射率>90%。
2.按照权利要求1所述的一种红外迷彩玻璃薄膜，其特征在于：所述玻璃薄膜具有2-5种不同金属占空比的视觉斑块。
3.按照权利要求1所述的一种红外迷彩玻璃薄膜，其特征在于：所述金属层上通过刻蚀孔径为10-500μm的微小孔洞，在宏观上得到不同的金属占空比分布。
4.按照权利要求1-3任一所述的红外迷彩玻璃薄膜，其特征在于：所述薄膜介质层由ZnS、SiO2、TiO2或其混合物构成，厚度介于10-100nm之间；金属层由Au、Ag、Al或Cu金属材料组成，厚度在8-40nm之间。
5.按照权利要求1所述的一种红外迷彩玻璃薄膜的制备方法，其特征在于：采用电子束蒸发镀膜、热蒸发镀膜、磁控溅射镀膜中的一种真空镀膜法，在基底材料上先沉积一层介质过渡层；然后采用掩膜板镀膜方式沉积不同占空比的金属层，或者先沉积金属层，再用激光直写或光刻的方式在金属层刻蚀出不同占空比的图案斑块，最后沉积一层介质保护层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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