低发射率伪装绿色涂层的制备和性能分析

为了探索军用低发射率伪装材料,提出了复合结构设计的方法。选用具备可见光高透过和红外高反射特性的纳米锑掺杂氧化锡(ATO)薄膜,通过镀膜工艺对复合涂层的结构进行设计,从而达到光学与红外隐身兼容的目的。利用分光光度计、热成像仪及隔热测试装置对所制复合涂层样品的光学、红外和隔热效果进行测试,分析低发射率涂层对整体绿色涂层的光学及红外性能的影响。实验结果表明,采用复合结构设计后的绿色涂层样板的可见光透过率达到80%以上,红外反射率达到70%以上,在保证色彩饱和度的同时,发射率显著降低,达到了0.2。经过复合结构设计的绿色涂层拥有良好的红外伪装效果,能够较好地躲避红外侦察。     

冬暖夏凉的窗帘

北京太阳能研究所研制成功一种保温窗帘,可以使室内具有冬暖夏凉的效果。这种窗帘是在化纤布上覆上铝箔,利用铝箔对光线反射率高、红外射线发射率低的特点,达到保温隔热的目的。据测定,光亮的铝表面可反射90％的光线,夏天就可把大部分阳光反射掉。另一方面,光亮的铝箔表面的红外射线不到10％,冬季可减少房间与     

逆反射材料中玻璃微珠的协同效应

半球镀膜玻璃微珠是逆反射材料的基本反光单元,目前的研究主要局限于单个微珠的属性,很少涉及到逆反射过程中相邻微珠间的协同作用.实际上协同作用的存在使整个膜的反光属性不同于单个微珠的情况.本文全面分析了逆反射光线传输过程,并结合逆反射材料的结构特点设计开发了玻璃微珠阵列结构逆反射材料的数值计算程序,计算了逆反射效率随微珠排布密度、材料折射率、光线入射角等参数的变化.结果表明,微珠阵列的协同作用表现为倾斜效应和遮挡效应.前者严格遵循倾斜因子ε=1/cosθ的定量规律,而后者的作用可通过遮挡因子来定量表示.入射角较小时主要体现为倾斜效应,而入射角较大时倾斜效应和遮挡效应两者共同发挥作用.     

确定迷彩斑点间发射率差指标的方法

为了确定迷彩斑点间发射率差指标,在分析热成像系统的成像机理基础上,根据能量守恒定律导出了迷彩斑点间发射率差的计算模型.仿真计算表明,两热红外迷彩斑点的发射率差值与热成像系统性能、观察距离、相对湿度、气温和器材表面温度有关.其中,气温和器材表面温度的影响较大,而相对湿度影响则较小.确定的发射率差指标可为热红外伪装自动化设计体系、热红外伪装器材的研制提供量化依据.     

各向异性二维材料的热输运及热辐射调控研究进展

二维材料体系中能量输运与宏观体材料存在显著差异.因此，二维材料的热输运和热辐射的研究对微纳器件热管理、辐射制冷等具有重要意义.本文首先总结了典型各向异性二维材料(如WTe₂、CrOCl、Ta₂NiS₅)的热学特性，分析了材料结构对热输运的影响，展示了在二维材料中调控热流的新机制；其次，针对高功率密度器件散热需求，总结了影响热界面材料性能的关键因素，回顾了利用二维材料各向异性的热输运特性提高聚合物复合材料热导率的新方法，包含空间取向调控、导热网络构建等；最后，围绕辐射制冷、红外伪装等领域应用需求，基于二维材料的独特晶体结构和电子结构，总结了通过离子插层方式调控发射率的新途径，全面分析了主客体结构、外加电场等对红外发射率的影响，展示了优化发射率调控能力的新途径.本文通过梳理相关研究进展，加深了对二维材料热输运和热辐射调控机制的理解，分析了材料制备、物性表征、机制探究中面临的挑战，展望了相关研究的发展方向.     

辐射平衡时介质内温度交点的现象及其探究

通过DRESOR(被边界吸收或介质散射的能量分布)法揭示了一维辐射传递过程中可能存在的温度交点的现象,并对该现象进行了分析研究.研究结果证实其原因是在交点处存在着辐射传递的完整对称性,使得该点处辐射平衡温度不受其他参数变化的影响.空间介质中心两侧光线传递完全对称条件下才可能出现该交点现象,而介质的各向同性散射反照率和梯度折射率分布对交点的位置无影响.若介质两侧壁面发射率相等,则发射率值的大小对交点的位置无影响;若两壁面发射率不等,则交点会向发射率较大的一侧移动.此外,两壁面的温度只影响辐射平衡时交点处的温度,对交点的位置无影响.     

失效红外低发射率涂层发射率测量及分析

红外低发射率涂层容易产生鼓泡、脱落、磨损、划痕、积污等问题。为了保证红外低发射率涂层具有较长的使用寿命,需要对红外低发射率涂层在使用过程中的性能状态进行及时测量评估。采用便携式红外发射率测量仪和便携式红外热像仪对5种温度条件下的脱落、划痕和积污涂层进行对比测试,研究发现：脱落和积污对红外低发射率涂层的影响较大,划痕也将使得红外低发射率涂层的发射率增大,划痕宽度和划痕间距对发射率的影响程度需要及时定量地测量及评估;基于反射法的便携式发射率测量仪受测量区域的涂层粗糙度等表面状态影响较大,而便携式红外热像仪测量结果受温度影响较大。     

球形电磁波集中器内的光线跟踪研究

利用几何光学理论,引入了光线在超介质材料中的哈密顿量,通过求解光线运动方程,获得了光线在三维球形电磁波集中器内的传输轨迹,比较直观地解释了光线在超介质材料,尤其是负折射率材料中的传播过程.计算表明,只有在器件实际尺寸范围内的入射光线会受到影响.当包裹层内介电常数和磁导率为正时,只有在转换区域范围以内的入射光线进入被包裹核内;当包裹层为负折射率材料时,在器件实际尺寸范围内的入射光线都会进入被包裹核,并且随着压缩率的增加,核内的光线逐渐向中心轴线处靠近,实际光线占据的区域向中心轴缩小,核内其他区域由入射波的激发光线占据,并且在器件内部形成循环回路,此部分光线对器件外的光线传输无影响.给出了光线在超介质材料器件中传播轨迹的定量结果,对理解超介质材料中的电磁波传播行为有重要的参考意义.     

尖晶石结构氧化物材料的制备及红外光谱研究

以铜、铁、锰的氧化物和Co(NO3)2·6H2O为原料,在1150℃的温度下采用固态反应法,制备了尖晶石结构为主相的氧化物材料,研究了处理温度、厚度、配比、颗粒度等对红外发射率的影响.材料的高温红外发射率可能归因于氧化物材料的尖晶石结构.     

确定迷彩斑点间发射率差指标的方法

为了确定迷彩斑点间发射率差指标，在分析热成像系统的成像机理基础上，根据能量守恒定律导出了迷彩斑点间发射率差的计算模型。仿真计算表明，两热红外迷彩斑点的发射率差值与热成像系统性能、观察距离、相对湿度、气温和器材表面温度有关。其中，气温和器材表面温度的影响较大，而相对湿度影响则较小。确定的发射率差指标可为热红外伪装自动化设计体系、热红外伪装器材的研制提供量化依据。     

Study on the Camouflage-Protective and Dyeing Properties of Natural Dye Indigo

There are two major camouflage protections in modern military tactics:UV-protection and near infrared camouflage.However,not all natural and composite dyestuffs provide the mentioned properties.In this study,the cotton fabric was dyed with natural indigo and the natural indigo dyeing process was optimized.Green leaves were chosen as the simulating object,and the camouflage properties of the dyed cotton fabric were evaluated.It was observed that the dyed cotton fabric had good UV-protection and near-infrared camouflage properties.The UV-protection effect was strongly dependent on the absorption characteristics of natural indigo for UV radiation.The near infrared camouflage effect was mainly dependent on the reflection spectrum characteristics of natural indigo in the near infrared waveband.     

仿植被高光谱伪装材料技术研究进展

 近年来高光谱成像技术迅速发展，在军事领域应用十分广泛，这既为军事侦察带来了巨大机遇，也为军事伪装带来了前所未有的挑战。分析了高光谱成像探测技术对伪装隐身技术产生的威胁以及传统高光谱伪装材料与技术面临的巨大困境，分别从植物伪装技术、基于无机颜料的仿生伪装、基于叶绿素的仿生伪装等材料体系阐述了模拟植被背景的高光谱伪装材料与技术研究现状，指出现有高光谱伪装材料与技术中仿生伪装技术存在仿生材料无法精准模拟绿色植被的特征吸收峰、稳定性及耐久性较差、材料整体厚度大，难以实现实际的大规模应用等弊端，在此基础上提出基于活体生物的“生态伪装”技术伪装对策，指出改进“仿生伪装”技术和优化“生态伪装”技术为高光谱伪装材料与技术的未来发展方向和趋势。     

黑体空腔发射率计算的蒙特卡罗模型

在均匀镜－漫反射假设的基础上，给出了利用蒙特卡罗方法计算黑体空腔有效发射率的数学模型。该模型首先使用光束跟踪方法求得等温空腔有效发射率，然后逆向跟踪各反射光束，考虑了空腔不等温性和环境辐射对空腔有效发射率的修正。利用该模型对中国计量科学研究院的低温黑体实际空腔进行了计算研究，结果表明：镜反射成分的影响取决于空腔形状和壁材表面光学性质；环境辐射总是增加空腔的有效发射率，腔口附近壁温分布对空腔法向有效发射率影响不大。     

地面目标伪装特征的高光谱成像检测方法

根据光谱揭露伪装的检测机制分析,对伪装材料及应用背景的紫外、可见光、近红外波段光谱反射特征进行了研究,探索试验目标光谱模拟伪装材料的检测技术,经光谱特征选择及空间降维处理,建立特征参数的判别函数,确定判别规则。针对多类判别和谱空间模式重叠的情况,提出数学分析模型及统计计算和判别效果检验相结合的光谱特征检测新方法。探索适合区分人工目标与背景光谱的最佳分类特征和判别函数。     

高亲水性软接触镜材料的研究

研制出高亲水性的软接触器材料，其主要组分为甲基丙烯酸β－羟乙酯（ＨＥＭＡ）和Ｎ－乙烯基吡咯烷酮（ＮＶＰ），用安息香引发剂，紫外高压汞灯为光源，通过光引发自由基聚合反应，探讨了聚合过程中ＨＥＭＡ与ＮＶＰ的用量配比和添加剂甲葳丙烯酸酯类用最对材料的含水率的影响，实验结果最佳配比为ＮＶ用量为６０％，光引发剂安息香用量为０．２％，添加剂甲基丙烯酸酯类用量为１０％，红外光谱和紫外谱定性说明了聚合物反应安全，     

空气中Al6061氧化过程红外发射率特性研究

基于自主搭建的材料光谱发射率测量装置,分别对铝合金6061在5个温度点(623K、673K、723K、773K、823K)测量氧化前后的发射率,分析了温度、波长、氧化时间、粗糙度对铝合金样品发射率的影响.实验结果表明:铝合金6061的发射率随波长的增加而降低,随温度的升高而增大,温度对发射率的影响程度在不同波长下是不同的.表面氧化会增加样品表面的粗糙度,从而造成发射率数值增加,氧化效应对发射率的影响程度在不同温度、波长下是不同的,氧化效应可使发射率最大增加0.05(723K时).温度为823K时,发射率随氧化时间的变化可用抛物线模型很好地拟合.     

金属-介质多层膜的光学特性

分析了层结构对含极薄金属膜的金属－介质多层膜光学特性的影响，以及金属膜的光学常数及复合膜的光学特性与膜厚的关系．当金属膜为岛状膜时，多层膜的红外反射特性与岛状膜的几何参数有关，计算所得反射率与实验结果一致     

纳米材料对伪装涂料表界面性能影响研究

通过改变不同纳米材料的添加量来研究其对伪装涂料表界面性能的影响。本实验选用了纳米CaCO3、SiO2、TiO2、ZnO四种材料分别添加到水性伪装涂料中制备成纳米伪装涂料,利用OCA15+视频光学接触角测量仪,对涂料的表面张力和接触角(钢板和混凝土)进行了测试。结果表明,纳米材料的浓度和涂料表面张力的关系基本符合希士科夫斯基公式的函数关系,但仅适用于纳米材料在低浓度时;纳米SiO2对于改善伪装涂料的表界面性能效果最好。通过添加纳米材料来降低传统伪装涂料的表面张力是保持伪装效果、提高其耐久性和延长使用寿命的有效手段。