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一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料及其制备方法、应用

更新时间:2024-07-01
一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料及其制备方法、应用 专利申请类型:发明专利;
地区:湖南-长沙;
源自:长沙高价值专利检索信息库;

专利名称:一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料及其制备方法、应用

专利类型:发明专利

专利申请号:CN202210446056.4

专利申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学
权利人地址:湖南省长沙市开福区德雅路109号

专利发明(设计)人:刘东青,陈振,孟真,程海峰,李广德,王义,祖梅

专利摘要:本发明公开一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料及其制备方法、应用,该隐身材料,呈层状结构,包括若干透明载体层和若干透明导电层,透明导电层沉积在所述透明载体层上;透明载体层和透明导电层交替排列;透明导电层为氧化铟锡层、掺杂氟的氧化锡导电玻璃层和铝掺杂的氧化锌导电玻璃层中的一种;若干透明导电层中包括至少一层刻蚀有周期性图案的透明导电层。该隐身材料多层结构是经过超材料设计,透明载体层的厚度、导电层的方阻及周期性图案阵可影响雷达吸波效果,经过计算模拟,所述隐身材料可实现雷达吸波功能。

主权利要求:
1.一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料,其特征在于,所述隐身材料呈层状结构,包括若干透明载体层和若干透明导电层,所述透明导电层沉积在所述透明载体层上;
所述透明载体层和透明导电层交替排列;
所述透明导电层为氧化铟锡层、掺杂氟的氧化锡导电玻璃层和铝掺杂的氧化锌导电玻璃层中的至少一种;
若干所述透明导电层中包括至少一层刻蚀有周期性图案的透明导电层;
所述隐身材料上表面的所述透明导电层上刻蚀有周期性图案,呈正方形阵列分布,阵列图形为正方形,包括低发射率斑块、中发射率斑块和高发射率斑块,所述低发射率斑块部分的图形边长为0.80mm,阵列中图形间隔为0.20mm;所述中发射率斑块部分的图形边长为
0.55mm,阵列中图形间隔为0.45mm;所述高发射率斑块部分完全刻蚀。
2.如权利要求1所述的隐身材料,其特征在于,所述隐身材料中透明载体层和透明导电层的总层数为3~8层。
3.如权利要求1所述的隐身材料,其特征在于,所述透明导电层的方阻为5~150Ω/□。
4.如权利要求1所述的隐身材料,其特征在于,所述隐身材料上表面以外的所述透明导电层上,所述周期性图案为正方形阵列分布的图形,阵列中图形间隔为0.2~10mm。
5.如权利要求4所述的隐身材料,其特征在于,所述图形为正方形或圆形;所述正方形的边长为0.2~10mm;所述圆形的直径为0.5~20mm。
6.如权利要求1所述的隐身材料,其特征在于,所述透明载体层的厚度为1~5mm。
7.如权利要求1所述的隐身材料,其特征在于,所述透明载体层为石英层、玻璃层和聚甲基丙烯酸甲酯层中的至少一种。
8.如权利要求1~7任一项所述的隐身材料,其特征在于,所述隐身材料还包括迷彩层,涂覆在所述隐身材料的下表面。
9.一种如权利要求1~8任一项所述可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:采用物理气相沉积在透明载体层表面沉积透明导电层;
S2:先采用激光在透明导电层上刻蚀周期性阵列图形;再根据设计的层数,采用粘结剂将镀有透明导电层的透明载体层按顺序粘合成整体,得到可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料。
10.一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料的应用,其特征在于,将权利要求1~8任一项所述隐身材料或者权利要求9所述制备方法制备的隐身材料应用于军用装备表面。 说明书 : 一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料及
其制备方法、应用技术领域[0001] 本发明涉及功能材料技术领域,尤其是一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料及其制备方法、应用。背景技术[0002] 伴随着精确制导和复合探测技术的快速发展,武器装备可能同时面临红外、雷达、可见光等多频谱探测设备的威胁,因此单一频段的隐身材料将难以满足战场复杂电磁环境的隐身需求。为了降低装备被发现的可能性,发展可见光、红外与雷达兼容隐身材料是隐身技术发展的必然趋势。[0003] 目前,已有的隐身技术主要是针对上述三种波段中的一种或两种进行隐身材料设计,难以实现可见光、红外与雷达兼容隐身的效果。发明内容[0004] 本发明提供一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料及其制备方法、应用,用于克服现有技术中不能兼顾红外隐身与雷达隐身等缺陷。[0005] 为实现上述目的,本发明提出一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料,所述隐身材料呈层状结构,包括若干透明载体层和若干透明导电层,所述透明导电层沉积在所述透明载体层上;[0006] 所述透明载体层和透明导电层交替排列;[0007] 所述透明导电层为氧化铟锡层、掺杂氟的氧化锡导电玻璃层和铝掺杂的氧化锌导电玻璃层中的至少一种;[0008] 若干所述透明导电层中包括至少一层刻蚀有周期性图案的透明导电层。[0009] 为实现上述目的,本发明还提出一种如上述所述可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料的制备方法,包括以下步骤:[0010] S1:采用物理气相沉积在透明载体层表面沉积透明导电层;[0011] S2:先采用激光在透明导电层上刻蚀周期性阵列图形;再根据设计的层数,采用粘结剂将镀有透明导电层的透明载体层按顺序粘合成整体,得到可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料。[0012] 为实现上述目的,本发明还提出一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料的应用,将上述所述隐身材料或者上述所述制备方法制备的隐身材料应用于军用装备表面。[0013] 与现有技术相比,本发明的有益效果有:[0014] 本发明提供的可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料,呈层状结构,包括若干透明载体层和若干透明导电层,透明导电层沉积在所述透明载体层上;透明载体层和透明导电层交替排列;透明导电层为氧化铟锡层、掺杂氟的氧化锡导电玻璃层和铝掺杂的氧化锌导电玻璃层中的一种;若干透明导电层中包括至少一层刻蚀有周期性图案的透明导电层。该隐身材料由透明载体层和透明导电层构成,保证了材料的高透明度,可以将材料下层迷彩图案清晰显示;该材料上表面透明载体和透明导电层图案阵列可实现红外发射率控制,达到红外迷彩效果;该材料的多层结构是经过超材料设计,透明载体层的厚度、导电层的方阻及周期性图案阵可影响雷达吸波效果,经过计算模拟,所述隐身材料可实现雷达吸波功能。附图说明[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。[0016] 图1为实施例1中的可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料结构示意图;[0017] 图2为实施例1中制备得到的可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料在4GHz~18GHz频段、26~40GHz频段的雷达反射率谱图;其中,(a)为4~18GHz频段;(b)为26~40GHz频段。[0018] 图3为实施例1中制备得到的可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料中三种发射率斑块在400nm~700nm的可见光透过率谱图;[0019] 图4为实施例1中制备得到的可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料中三种发射率斑块在2.5μm~25μm的红外发射率曲线。[0020] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。具体实施方式[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。[0022] 另外,本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。[0023] 无特殊说明,所使用的药品/试剂均为市售。[0024] 本发明提出一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料,所述隐身材料呈层状结构,包括若干透明载体层和若干透明导电层,所述透明导电层沉积在所述透明载体层上;[0025] 所述透明载体层和透明导电层交替排列;[0026] 所述透明导电层为氧化铟锡(ITO)层、掺杂氟的氧化锡导电玻璃(FTO)层和铝掺杂的氧化锌导电玻璃(AZO)层中的至少一种;[0027] 若干所述透明导电层中包括至少一层刻蚀有周期性图案的透明导电层。[0028] 本发明提供的隐身材料,透明导电层中透明导电材料氧化铟锡(ITO)可见光透过率相对较高,然后通过控制ITO的沉积厚度控制方阻和刻蚀可实现红外发射率调控及雷达波反射吸收调控。[0029] 优选地,所述隐身材料中透明载体层和透明导电层的总层数为3~8层。[0030] 优选地,所述透明导电层的方阻为5~150Ω/□。方阻太小,可见光透过率低;方阻太大,导电层导电作用几乎失效。[0031] 优选地,所述透明导电层的方阻为5~100Ω/□。[0032] 优选地,所述透明导电层的表面刻蚀有周期性图案。[0033] 本发明的隐身材料一方面需要保证选择性红外发射率的控制,另一方面还要保证光的透过以及实现雷达吸波功能。周期性图案的设置可以兼具上述多个功能,以更好的实现红外与雷达兼容隐身。[0034] 优选地,所述周期性图案为正方形阵列分布的图形,阵列中图形间隔为0.2~10mm。[0035] 优选地,所述图形为正方形或圆形;所述正方形的边长为0.2~10mm;所述圆形的直径为0.5~20mm。[0036] 优选地,所述透明载体层的厚度为1~5mm;所述透明载体层为石英层、玻璃层和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)层中的至少一种。选择具有较高的可见光透过率、较高的红外发射率和合适的介电常数的载体层,根据需要设计不同的厚度和组合方式,以实现更好的红外隐身和雷达隐身。[0037] 优选地,所述隐身材料还包括迷彩层,涂覆在所述隐身材料的下表面。[0038] 本发明还提出一种如上述所述可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料的制备方法,包括以下步骤:[0039] S1:采用物理气相沉积在透明载体层表面沉积透明导电层;[0040] S2:先采用激光在透明导电层上刻蚀周期性阵列图形;再根据设计的层数,采用粘结剂将镀有透明导电层的透明载体层按顺序粘合成整体,得到可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料。[0041] 本发明还提出一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料的应用,将上述所述隐身材料或者上述所述制备方法制备的隐身材料应用于军用装备表面。[0042] 实施例1[0043] 本实施例提供一种可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波兼容的隐身材料,如图1所示,呈层状结构,从上至下依次为氧化铟锡、石英、氧化铟锡、玻璃、氧化铟锡。其中1为在厚度为2.5mm的石英上沉积了氧化铟锡,方阻为7Ω/□,氧化铟锡上刻蚀有周期性图案,呈正方形阵列分布,阵列图形为正方形:低发射率斑块部分的图形边长为0.80mm,阵列中图形间隔为0.20mm;中发射率斑块部分的图形边长为0.55mm,阵列中图形间隔为0.45mm;高发射率斑块部分完全刻蚀(不留氧化铟锡)。其中2为厚度为2.2mm的玻璃两面沉积了氧化铟锡,其中接触石英的一侧的氧化铟锡刻蚀有周期性图案,方阻为85Ω/□,周期性图案呈正方形阵列分布,阵列图形为圆形,直径12mm,阵列中图形间隔为0.6mm;另一侧沉积整面的氧化铟锡,方阻为20Ω/□。[0044] 本实施例还提供一种上述所述隐身材料材料的制备方法,包括以下步骤:[0045] (1)采用电子束蒸发的方法在厚度为2.5mm的石英板的一面沉积氧化铟锡,使得表面方阻为7Ω/□。在厚度为2.2mm的玻璃板的两面沉积氧化铟锡,使一面方阻为85Ω/□,另一面方阻为20Ω/□。[0046] (2)采用激光在上一步所得石英基底上方阻为7Ω/□铟锡透明导电层上刻蚀周期性阵列图案,使其氧化铟锡层呈正方形阵列分布,阵列图形为正方形,边长为0.55mm,阵列中图形间隔为0.45mm。[0047] 采用激光在上一步所得玻璃基底上方阻为85Ω/□铟锡透明导电层上刻蚀周期性阵列图形,使其氧化铟锡层呈正方形阵列分布,阵列图形为圆形,直径为12mm,阵列中图形间隔为0.6mm。[0048] (3)根据设计,采用粘结剂将上述步骤中的石英面与玻璃上刻蚀有圆形图案一面粘合城整体,得到隐身材料。[0049] 根据本实施例制备得到的可见光高透明、红外迷彩与宽频雷达吸波的隐身材料,测试其在4GHz~18GHz频段的雷达反射率和在400nm~700nm波段的可见光透过率,结果分别如图2和图3所示。由图2可知,在4~18GHz频段和26~40GHz的雷达反射率平均可低于‑10dB,可以较好实现雷达隐身。由图3可知,高、中、低发射率斑块在400nm~700nm的可见光波段透过率分别为0.726、0.653、0.624,透明度较好。该实施例中高、中、低发射率斑块在3μm~5μm的红外发射率分别为0.855、0.694、0.475;在8μm~14μm的红外发射率分别为0.761、0.601、0.394。可见该材料可以实现红外控制,雷达吸波和透明较好。[0050] 以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

专利地区:湖南

专利申请日期:2022-04-26

专利公开日期:2024-06-18

专利公告号:CN115325886B

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