本發(fā)明屬于雷達(dá)隱身材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)體系中，紅外隱身、雷達(dá)智能隱身及多譜段全譜段隱身的重要性日益凸顯，嚴(yán)重影響著武器裝備的生存能力和突防能力。不具備以上隱身性能的武器裝備在未來戰(zhàn)爭(zhēng)體系中將難以生存，更無法實(shí)現(xiàn)對(duì)敵方的有效打擊。因此設(shè)計(jì)出具有雷達(dá)紅外一體化隱身特性同時(shí)具有雷達(dá)智能調(diào)控隱身特性的智能材料對(duì)武器裝備的生存及突防能力的提升至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料，其具有紅外雷達(dá)復(fù)合隱身效果同時(shí)雷達(dá)隱身具有可調(diào)控開關(guān)效果。

本發(fā)明提供了一種具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料，包括：

第一透明基材；

與第一透明基材相對(duì)的第二透明基材，且所述第一透明基材與第二透明基材之間為夾層；

與所述夾層相連通的透明溶液存儲(chǔ)器；

與所述夾層相連通的抽真空裝置；

所述第一透明基材或第二透明基材不相對(duì)的表面設(shè)置有紅外隱身材料；

所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長(zhǎng)的YbF₃膜與ZnSe膜。

優(yōu)選的，還包括與所述夾層相連通的抽液裝置。

優(yōu)選的，還包括與所述夾層相連通的空氣存儲(chǔ)器。

優(yōu)選的，所述第一透明基材與第二透明基材各自獨(dú)立地為玻璃或樹脂。

優(yōu)選的，所述第一透明基材與第二透明基材的厚度各自獨(dú)立地為1～5mm。

優(yōu)選的，所述透明溶液為蒸餾水或乙醇。

優(yōu)選的，所述紅外隱身材料的上下表面膜均為YbF₃膜。

優(yōu)選的，所述多層膜的層數(shù)為11～51層。

優(yōu)選的，所述多層膜的層數(shù)為33層，由下表面開始所述多層膜的厚度依次為0.97453μm，0.64834μm，0.39490μm，0.44593μm，0.43009μm，0.54081μm，1.10301μm，0.12082μm，0.66528μm，0.61058μm，0.90684μm，0.10666μm，0.83247μm，0.57832μm，0.7648μm，0.17861μm，0.81283μm，0.44699μm，1.91144μm，1.02709μm，0.68401μm，0.26756μm，0.50729μm，0.40487μm，1.026μm，0.05128μm，0.56253μm，1.24633μm，0.48934μm，0.44942μm，0.39864μm，0.29366μm，1.63612μm。

本發(fā)明還提供了一種智能材料在飛行裝置中的應(yīng)用。

一種具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料，包括：第一透明基材；與第一透明基材相對(duì)的第二透明基材，且所述第一透明基材與第二透明基材之間為夾層；與所述夾層相連通的透明溶液存儲(chǔ)器；與所述夾層相連通的抽真空裝置；所述第一透明基材或第二透明基材不相對(duì)的表面設(shè)置有紅外隱身材料；所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長(zhǎng)的YbF₃膜與ZnSe膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用高可見光透明度的材料作為基材，將其設(shè)計(jì)成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷達(dá)波的開關(guān)功能，同時(shí)由于基材及溶液均為可見光高透材料，因此該智能材料，無論在何種狀態(tài)下均可以實(shí)現(xiàn)可見光透明，該功能可以有效地實(shí)現(xiàn)飛機(jī)座艙等可見光窗口的智能雷達(dá)隱身；在基材表面設(shè)置紅外隱身材料，以ZnSe和YbF₃為基材，由于兩種基材的折射率存在高低差異性，設(shè)計(jì)時(shí)采用每層四分之一中心波長(zhǎng)厚度分別疊加鍍制多層組合薄膜結(jié)構(gòu)，由于薄膜結(jié)構(gòu)所有界面上反射的光束，當(dāng)它們回到前表面時(shí)具有相同相位，從而產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)中心波長(zhǎng)紅外能量的高反射；并且由于本發(fā)明的紅外隱身材料的基材均為對(duì)雷達(dá)透波材料，并且材料整體厚度遠(yuǎn)小于其在雷達(dá)波段的趨膚深度，因此該紅外隱身材料不會(huì)對(duì)雷達(dá)波的傳輸產(chǎn)生負(fù)面影響，具有良好的雷達(dá)隱身兼容性；同時(shí)本發(fā)明提供的紅外隱身材料具有中長(zhǎng)波大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的降溫散熱。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1提供的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料的平板樣件圖；

圖2為實(shí)施例1提供的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料紅外波段發(fā)射率測(cè)試曲線圖；

圖3為當(dāng)夾層為空氣時(shí)，實(shí)施例1提供的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料對(duì)雷達(dá)波的透過率曲線圖；

圖4為當(dāng)夾層中空氣被抽真空裝置抽空，注入蒸餾水之后的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料對(duì)雷達(dá)波的透過率曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料，包括：第一透明基材；與第一透明基材相對(duì)的第二透明基材，且所述第一基材與第二基材之間為夾層；與所述夾層相連通的透明溶液存儲(chǔ)器；與所述夾層相連通的抽真空裝置；所述第一透明基材或第二透明基材不相對(duì)的表面設(shè)置有紅外隱身材料；所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長(zhǎng)的YbF₃膜與ZnSe膜。

本發(fā)明采用高可見光透明度的材料作為基材，將其設(shè)計(jì)成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷達(dá)波的開關(guān)功能，同時(shí)由于基材及溶液均為可見光高透材料，因此該智能材料，無論在何種狀態(tài)下均可以實(shí)現(xiàn)可見光透明，該功能可以有效地實(shí)現(xiàn)飛機(jī)座艙等可見光窗口的智能雷達(dá)隱身在基材表面設(shè)置紅外隱身材料，以ZnSe和YbF₃為基材，由于兩種基材的折射率存在高低差異性，設(shè)計(jì)時(shí)采用每層四分之一中心波長(zhǎng)厚度分別疊加鍍制多層組合薄膜結(jié)構(gòu)，由于薄膜結(jié)構(gòu)所有界面上反射的光束，當(dāng)它們回到前表面時(shí)具有相同相位，從而產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)中心波長(zhǎng)紅外能量的高反射；并且由于本發(fā)明的紅外隱身材料的基材均為對(duì)雷達(dá)透波材料，并且材料整體厚度遠(yuǎn)小于其在雷達(dá)波段的趨膚深度，因此該紅外隱身材料不會(huì)對(duì)雷達(dá)波的傳輸產(chǎn)生負(fù)面影響，具有良好的雷達(dá)隱身兼容性；同時(shí)本發(fā)明提供的紅外隱身材料具有中長(zhǎng)波大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的降溫散熱。

其中，所述第一透明基材與第二透明基材各自獨(dú)立地為玻璃或樹脂，更優(yōu)選為浮法玻璃、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯或者聚丙烯。所述第一透明基材與第二透明基材的厚度各自獨(dú)立地優(yōu)選為1～5mm，更優(yōu)選為2～4mm，再優(yōu)選為2～3mm，最優(yōu)選為2mm。

第一透明基材與第二透明基材之間為夾層；所述夾層的厚度優(yōu)選為0.5～5mm，更優(yōu)選為0.5～4mm，再優(yōu)選為1～3mm，再優(yōu)選為1～2mm，最優(yōu)選為1mm。

本發(fā)明在第一透明基材或第二透明基材不相對(duì)的表面設(shè)置有紅外隱身材料，即在夾層外面的第一透明基材的表面或第二透明基材的表面設(shè)置有紅外隱身材料。

所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長(zhǎng)的YbF₃膜與ZnSe膜。

在本發(fā)明中，所述紅外隱身材料的上下表面，即最底層的膜與最頂層的膜均優(yōu)選為YbF₃膜。

所述多層膜的層數(shù)優(yōu)選為2n+1層，更優(yōu)選為11～51層，再優(yōu)選為11～41層，再優(yōu)選為21～41層，再優(yōu)選為31～41層，最優(yōu)選為33層。

在本發(fā)明中，當(dāng)所述層數(shù)為33時(shí)，所述紅外隱身材料由下表面開始，多層膜各層膜的厚度優(yōu)選依次為0.97453μm，0.64834μm，0.39490μm，0.44593μm，0.43009μm，0.54081μm，1.10301μm，0.12082μm，0.66528μm，0.61058μm，0.90684μm，0.10666μm，0.83247μm，0.57832μm，0.7648μm，0.17861μm，0.81283μm，0.44699μm，1.91144μm，1.02709μm，0.68401μm，0.26756μm，0.50729μm，0.40487μm，1.026μm，0.05128μm，0.56253μm，1.24633μm，0.48934μm，0.44942μm，0.39864μm，0.29366μm，1.63612μm。

本發(fā)明分別設(shè)計(jì)對(duì)于3～5μm和8～10μm兩個(gè)波段中心波長(zhǎng)，具有高反射效果的相長(zhǎng)干涉厚度，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以上兩個(gè)波段的高反射即低發(fā)射效果，通過多層疊加可以有效地提高以上兩個(gè)波段的反射率，進(jìn)而降低其發(fā)射率。

本發(fā)明的紅外隱身材料具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)具有中長(zhǎng)波大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的降溫散熱；2)具有良好的雷達(dá)隱身兼容性，即可以幾乎無損的透過雷達(dá)波信號(hào)，因此相對(duì)于現(xiàn)有的金屬摻雜的紅外隱身涂料而言，更適合用于雷達(dá)罩類的窗口型目標(biāo)表面，可以在不影響雷達(dá)信號(hào)傳輸?shù)那疤嵯?，更好地?shí)現(xiàn)紅外隱身。

本發(fā)明根據(jù)紅外大氣窗口所在位置，采用具有雷達(dá)透波效果的紅外材料設(shè)計(jì)了對(duì)大氣窗口內(nèi)具有低發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的降溫散熱的紅外隱身材料。以ZnSe和YbF₃為基材，基于薄膜干涉理論，設(shè)計(jì)了多層一維準(zhǔn)周期薄膜，并采用Essential Macleod軟件對(duì)所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，最終完成了具有輻射可調(diào)控效果的紅外隱身材料的設(shè)計(jì)。

本發(fā)明優(yōu)選在基材表面采用離子束濺射方法制備多層紅外薄膜結(jié)構(gòu)層，通過調(diào)節(jié)不同折射率雷達(dá)透明光學(xué)材料的厚度以及層數(shù)可以有效地降低大氣透明窗口的中長(zhǎng)波紅外發(fā)射率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大氣非透明窗口的高發(fā)射率輻射降溫效果。

本發(fā)明提供的智能材料包括與所述夾層相連通的透明溶液存儲(chǔ)器；所述透明溶液存儲(chǔ)器中的透明溶液優(yōu)選為蒸餾水或乙醇。

按照本發(fā)明，所述透明溶液存儲(chǔ)器與夾層優(yōu)選通過第一控制器相連通；第一控制器用于控制透明溶液存儲(chǔ)器中的透明溶液流入夾層中或關(guān)閉透明溶液存儲(chǔ)器與夾層的連通。

本發(fā)明提供的智能材料包括與所述夾層相連通的抽真空裝置；所述抽真空裝置用于抽取夾層中的空氣，從而使透明溶液注入夾層內(nèi)，通過調(diào)整不同折射率介質(zhì)的層厚，當(dāng)中間層為空氣時(shí)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)波段的相消干涉，從而降低其反射率，提高其透過率，當(dāng)中間層溶液時(shí)，實(shí)現(xiàn)寬波段的相長(zhǎng)干涉，從而降低透過率，提高其反射率。

通過改變玻璃層厚度h，選用不同介電常數(shù)和損耗的玻璃基材以及不同的夾層縫隙厚度可以實(shí)現(xiàn)不同的雷達(dá)波高透過區(qū)域，通過注入不同性質(zhì)的透明溶液，可以有效地實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波隱身性能和調(diào)制雷達(dá)波隱身帶寬。

為了使本發(fā)明提供的智能材料實(shí)現(xiàn)循環(huán)對(duì)雷達(dá)波反射具有開光作用，優(yōu)選還包括所述夾層相連通的抽液裝置，用于將夾層中的透明溶液抽出來；所述抽液裝置優(yōu)選還與所述透明溶液存儲(chǔ)器相連通，從而使抽出來的透明溶液回到透明溶液存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。

本發(fā)明提供的智能材料優(yōu)選還包括與所述夾層相連通的空氣存儲(chǔ)器，使空氣可以注入到夾層中；所述空氣存儲(chǔ)器優(yōu)選還與所述抽真空裝置相連通，從而使空氣可以循環(huán)使用。

本發(fā)明提供的智能材料采用高可見光透明度的材料作為基材，將其設(shè)計(jì)成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷達(dá)波的開關(guān)功能，同時(shí)由于基材及溶液均為可見光高透材料，因此該智能材料，無論在何種狀態(tài)下均可以實(shí)現(xiàn)可見光透明，該功能可以有效地實(shí)現(xiàn)飛機(jī)座艙等可見光窗口的智能雷達(dá)隱身。

本發(fā)明將透明基材設(shè)計(jì)成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實(shí)現(xiàn)對(duì)于雷達(dá)波的開關(guān)功能，該功能可以有效地實(shí)現(xiàn)雷達(dá)罩等雷達(dá)透明窗口智能雷達(dá)隱身，在基材表面采用離子束蒸發(fā)工藝制備一維準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)紅外隱身材料層，采用高低折射率差異明顯的兩種雷達(dá)透波材料做為基材，設(shè)計(jì)在中長(zhǎng)波紅外大氣窗口內(nèi)具有低發(fā)射率效果，在大氣窗口外具有散熱降溫的高發(fā)射率效果的紅外隱身材料，同時(shí)紅外隱身材料還具有對(duì)雷達(dá)波無損透過的特性，從而實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外一體化隱身的效果。

本發(fā)明還提供了一種上述智能材料在飛行裝置中的應(yīng)用。

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料進(jìn)行詳細(xì)描述。

以下實(shí)施例中所用的試劑均為市售。

實(shí)施例1

以2mm厚的浮法玻璃作為基材；

采用蒸餾水作為透明溶液；

兩個(gè)基材之間夾層的厚度為1mm。

采用離子束濺射工藝在其中一個(gè)基材表面制備交替設(shè)置的YbF₃膜與ZnSe膜，最底層與最頂層均為YbF₃膜，多層膜的層數(shù)為33層，由最底層開始膜的厚度依次為0.97453μm，0.64834μm，0.39490μm，0.44593μm，0.43009μm，0.54081μm，1.10301μm，0.12082μm，0.66528μm，0.61058μm，0.90684μm，0.10666μm，0.83247μm，0.57832μm，0.7648μm，0.17861μm，0.81283μm，0.44699μm，1.91144μm，1.02709μm，0.68401μm，0.26756μm，0.50729μm，0.40487μm，1.026μm，0.05128μm，0.56253μm，1.24633μm，0.48934μm，0.44942μm，0.39864μm，0.29366μm，1.63612μm。

其中，圖1為實(shí)施例1提供的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料平板樣件圖。

圖2為實(shí)施例1提供的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料紅外波段發(fā)射率測(cè)試曲線圖；從圖2可以看出，該智能材料具有中長(zhǎng)波紅外大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，大氣窗口外高發(fā)射率效果，可以有效地實(shí)現(xiàn)紅外隱身特性。

圖3為當(dāng)夾層為空氣時(shí)，實(shí)施例1提供的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料對(duì)雷達(dá)波的透過率曲線圖；由圖3可以看出，該智能材料對(duì)于己方的電磁信號(hào)透過波段可以實(shí)現(xiàn)良好的透過效果。

圖4為當(dāng)夾層中空氣被抽真空裝置抽空，注入蒸餾水之后的具有雷達(dá)紅外一體化隱身效果的智能材料對(duì)雷達(dá)波的透過率曲線圖；由圖4可以看出，該智能材料在需要隱身的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波的超寬帶高強(qiáng)度隱身效果。

因此本發(fā)明采用簡(jiǎn)單易行的方案實(shí)現(xiàn)了紅外與雷達(dá)一體化可調(diào)制可控智能隱身效果，為超寬譜段智能隱身提供了新的方案。