[發明專利]一種基于原生木材的紅外-雷達兼容隱身材料及制備方法

在審

• 申請號: 202110554122.5
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113340153A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 張秋禹;蒙美玉;劉錦;姚賴鋒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F41H3/00
• 分類號: F41H3/00;B27K3/08;B27K5/04;B27M1/06;B27M1/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種基于原生木材的紅外?雷達兼容隱身材料及制備方法，以天然木材為生物質前驅體基體，負載氣凝膠型吸波材料以及相變材料，制備出具有紅外?雷達兼容隱身效果的材料。二維片層吸波材料通過真空浸漬以及冷凍干燥在木材孔道中自組裝形成氣凝膠，經高溫碳化形成氣凝膠與木基多孔碳的雜化基體，二者主要用于衰減入射的雷達波能量；同時在體系中填充相變材料可用于發揮其儲能控溫優勢來調控紅外熱輻射。通過此方法制備出的材料具有吸收電磁波和調控紅外熱輻射雙重作用，可以實現紅外?雷達兼容隱身的效果；此外選用生物質基材環保廉價，符合可持續發展策略。

技術領域

本發明屬于紅外雷達兼容隱身材料及制備方法，涉及一種基于原生木材的紅外-雷達兼容隱身材料及制備方法。特別涉及一種以天然木材為生物質前驅體基體，負載氣凝膠型吸波材料以及相變材料，制備出具有紅外-雷達兼容隱身效果的材料。其中，氣凝膠和木基多孔碳雜化體系主要用于衰減入射的雷達波能量，相變材料主要用于調控紅外熱輻射，從而達到兼容隱身的效果。

背景技術

隨著高新技術的發展以及各國軍事力量的增強，各種軍事偵察手段日新月異。多種先進探測系統以及精確制導武器迅速更新換代，正在向復合化、智能化方向發展。為了提高武器裝備和軍事設施的生存能力以及作戰效能，世界各軍事大國高度重視發展隱身技術，隱身技術現已成為當今世界軍事領域三大尖端技術之一。目前，常規單一波段隱身技術已難以滿足要求，各類武器裝備及重要目標的隱身要求向著雷達、紅外、可見光、激光等多波段兼容隱身的方向發展。其中，紅外-雷達兼容隱身材料在多頻段中的高效隱身性能是目前研究的熱點。

雷達隱身實質上是衰減入射電磁波的能量，將電磁波能量轉變為熱能和其他形式的能量。即要求材料在一定頻率范圍(如1～18GHz)具有低反射、高發射特性；紅外隱身的本質則是通過一些技術手段減弱輻射目標在方向、熱源、頻段的輻射特性，使目標與背景的輻射差異縮到最小，從而使紅外探測器無法識別目標，達到隱身目的。隱身材料在紅外波段(3～5μm和8～14μm)具有高反射、低發射特性。因此，雷達紅外兩波段的隱身對材料電磁特性的要求是相互制約的；另外，雷達吸波材料會使入射電磁波衰減進而將其轉換成熱量，造成目標溫度升高，而這又不利于紅外隱身。但是由于雷達波與紅外波的波長相差較大，因此，找到既在微波波段有良好的吸收性能，且在紅外波段有較低發射率的材料是可能的。

文獻1“郭軍紅,邵競堯,許芬,崔錦峰,慕波,楊保平.RAM-相變微膠囊紅外微波隱身復合材料[J].精細化工,2017,34(12):1350-1355+1369”公開了一種基于雷達吸波材料-相變微膠囊(RAM-MCPCM)的紅外微波兼容隱身材料的制備方法，采用種子微懸浮聚合法，以月桂酸為相變芯材，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物為壁材，分別摻雜納米Fe₃O₄和還原氧化石墨烯(RGO)兩種雷達吸波材料，制備出了具有紅外微波兼容隱身性能的微膠囊Fe₃O₄-MCPCM和RGO-MCPCM。結果表明：添加兩種微膠囊所制備的涂層均可以在微膠囊發生相變時吸收大量的熱，從溫度上對目標熱輻射能量加以控制，減小目標和背景溫差而引起的熱輻射差；最小反射損耗值為-0.54dB和-1.21dB。該方法得到的微膠囊有良好的紅外隱身效果，但由于涂層中雷達隱身材料含量較低，且所選基體微波吸收能力差，雷達隱身效果遠未達標；且隱身涂料制備工藝繁瑣、不夠環保且生產成本大，實際應用價值較差。

目前實現紅外雷達兼容隱身的途徑包括：①制備在微波波段具有高吸收率和低反射率，同時在紅外波段具有低吸收率和高反射率的單一型材料，這類材料雖目前大多數仍處于實驗研究階段，但前景十分樂觀；②將雷達隱身材料和紅外隱身材料采用分層涂覆等方式制備成復合型隱身材料，復合后材料的微波吸收能力和紅外輻射性能變化不大。但是已有的兼容隱身材料均難以解決材料在兩種波段所需特性的相互矛盾性，因此目前的兼容隱身材料還存在著隱身效果不佳、制備工藝不完善、材料價格昂貴，穩定性差等問題。

發明內容

要解決的技術問題