本發(fā)明涉及納米纖維，具體涉及一種具有紅外和雷達兼容隱身性能的微納米纖維及其應用。

背景技術：

1、隱身技術主要是通過抑制目標的能源排放和可探測特征信號，降低其被發(fā)現、識別、跟蹤、定位和攻擊的概率，達到保護自身免受敵方打擊的目的?，F代的隱身技術主要有雷達隱身、紅外隱身、激光隱身、可見光隱身等，但上述單一的隱身手段已無法滿足實際需求。為了提高武器裝備的作戰(zhàn)能力和生存能力，紅外/雷達兼容隱身材料成為世界各國研究的重點。

技術實現思路

1、針對以上技術問題，本發(fā)明提供一種具有紅外和雷達兼容隱身性能的微納米纖維及其應用。該微納米纖維具有優(yōu)越的低紅外發(fā)射率和微波吸收性能，可滿足現階段武器裝備對兼容隱身的要求。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種具有紅外和雷達兼容隱身性能的微納米纖維，由錫摻雜氧化鋅微納米纖維經靜電紡絲法結合熱處理制成，其中，錫摻雜氧化鋅微納米纖維的化學組成為zn1-xsnxo、微觀形貌為中空纖維串球結構，其中，x=0.03～0.07，纖維直徑在100～400?nm，球直徑在800～1000nm。

4、可選地，所述錫摻雜氧化鋅微納米纖維的化學組成為zn0.95sn0.05o。

5、本發(fā)明中，當x=0.05時，錫摻雜氧化鋅微納米纖維在3～5μm?和8～14?μm紅外波段具有低紅外發(fā)射率分別為0.549和0.648。同時，當x=0.05時，錫摻雜氧化鋅微納米纖維的匹配厚度為2?mm時，在8.6?ghz處最低反射損耗值為-32.0?db，低于-10?db的吸收頻率為7.7～9.4?ghz（代表能夠吸收90%能量電磁波的頻率范圍），帶寬為1.7?ghz，表明該錫摻雜氧化鋅微納米纖維具有優(yōu)異的微波吸收性能（雷達）。綜上，本發(fā)明的錫摻雜氧化鋅微納米纖維具有優(yōu)越的低紅外發(fā)射率和微波吸收性能，可滿足現階段武器裝備對兼容隱身的要求，是一種新型紅外/雷達兼材料容隱身材料。

6、第二方面，本發(fā)明還提供上述微納米纖維的制備方法，包括以下步驟：

7、步驟1、將乙酸鋅和氯化錫加入無水乙醇中混合均勻后，再加入聚乙烯吡咯烷酮和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液，攪拌至少24h，得到前驅體溶液；

8、步驟2、將所述前驅體溶液采用靜電紡絲法制得前驅體纖維，所述靜電紡絲的參數為：在室溫下，電壓15～17?kv，針頭內徑為0.5mm，溶液推進速率為0.1～0.2mm/min，針頭與接收器之間的距離為10～15cm；

9、步驟3、將所述前驅體纖維干燥，然后在空氣氛圍下以10～20℃·min-1的升溫速率升溫至600～700℃，煅燒至少2h，自然冷卻至室溫，即得。

10、本發(fā)明的微納米纖維制備工藝簡單、經濟成本低，可作為涂料中的功能填料涂覆于裝備武器表面，使得武器裝備具有紅外和雷達兼容隱身性能，極大提高武器裝備的作戰(zhàn)能力和生存能力。

11、本發(fā)明中，前驅體纖維以10～20℃·min-1的升溫速率升溫至600～700℃，能夠將微納米纖維中的有機溶劑和無機鹽中雜質完全分解，得到不含有雜質，質量優(yōu)良的形貌為中空纖維串球結構的微納米纖維。

12、當煅燒溫度過低（小于600℃），微納米纖維中的有機溶劑和無機鹽中雜質未完全分解，所得微納米纖維含有雜質，進而影響其性能。

13、當煅燒的過高（大于700℃）同時升溫速率大于20℃·min-1，導致微納米纖維的晶粒融合，微納米纖維的結構破壞，導致中空纖維串球結構的形貌被改變，故選擇煅燒溫度為600～700℃。

14、當升溫速率小于10℃·min-1或大于20℃·min-1，無法得到或保持微納米纖維中空串球結構的形貌，故選擇升溫速率10～20℃·min-1。

15、可選地，所述乙酸鋅為二水合乙酸鋅；所述氯化錫為二水合氯化錫。

16、可選地，所述二水合乙酸鋅和二水合氯化錫的摩爾比為（13～32）:1，優(yōu)選（19～32）:1。

17、所述n,n-二甲基甲酰胺與聚乙烯吡咯烷酮的質量比為（1～2）:1，優(yōu)選1:1。

18、所述二水合乙酸鋅和二水合氯化錫占所述前驅體溶液質量的5%～10%，優(yōu)選5%。

19、可選地，所述針頭內徑為0.5mm；溶液推進速率為0.1～0.15mm/min，針頭與接收板之間的距離為12～15?cm。

20、第三方面，本發(fā)明還提供一種具有紅外/雷達兼容隱身性能的裝備，該裝備表面涂覆一添加上述微納米纖維或上述的制備方法得到的微納米纖維作為功能填料添加到涂層，所述涂層中，所述微納米纖維添加量占涂料質量的4%～8%。

21、本發(fā)明在裝備武器表面涂覆一添加有微納米纖維作為功能填料的涂層，使得武器裝備兼具紅外和雷法隱身性能，極大提高武器裝備的作戰(zhàn)能力和生存能力，具有軍事戰(zhàn)略意義。

技術特征：

1.一種具有紅外和雷達兼容隱身性能的微納米纖維，其特征在于，該微納米纖維由錫摻雜氧化鋅微納米纖維經靜電紡絲法結合熱處理制成，其中，錫摻雜氧化鋅微納米纖維的化學組成為zn1-xsnxo、微觀形貌為中空纖維串球結構，其中，x=0.03～0.07，纖維直徑在100～400?nm，球直徑在800～1000nm。

2.如權利要求1所述的具有紅外和雷達兼容隱身性能的微納米纖維，其特征在于，所述錫摻雜氧化鋅微納米纖維的化學組成為zn0.95sn0.05o。

3.一種如權利要求1或2所述的微納米纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述乙酸鋅為二水合乙酸鋅；所述氯化錫為二水合氯化錫。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述針頭內徑為0.5mm；溶液推進速率為0.1～0.15?mm/min，針頭與接收板之間的距離為12～15?cm。

8.一種具有紅外/雷達兼容隱身性的裝備，其特征在于，該裝備表面涂覆一添加權利要求1或2所述的微納米纖維或權利要求3-6任一項所述的制備方法得到的微納米纖維作為功能填料的涂層。

9.如權利要求8所述的具有紅外/雷達兼容隱身性的裝備，其特征在于，所述涂層中，所述微納米纖維添加量占涂料質量的4%～8%。

技術總結
本發(fā)明涉及納米纖維技術領域，具體涉及一種具有紅外和雷達兼容隱身性能的微納米纖維及其應用。該微納米纖維由錫摻雜氧化鋅微納米纖維經靜電紡絲法結合熱處理制成，其中，所述錫摻雜氧化鋅微納米纖維的化學組成為Zn<subgt;1?</subgt;<subgt;x</subgt;Sn<subgt;x</subgt;O、微觀形貌為中空纖維串球結構，其中，x=0.03～0.07，纖維直徑在100～400?nm，球直徑在800～1000nm。本發(fā)明的微納米纖維兼具紅外和雷法隱身性能，可滿足現階段武器裝備對多頻譜兼容隱身的要求。

技術研發(fā)人員：鄧輝詠,劉潔,齊子元,趙芳,孫立明,張翼飛,孫海濤
受保護的技術使用者：中國人民解放軍陸軍工程大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9