基于绿色植被可见近红外反射光谱特征的低红外发射率涂层的构建及性能调控

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作者 张佳伦 张伟钢 +1 位作者 庄月婷 张千峰 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1663-1669,共7页

仿绿色植被伪装材料一直是多频谱兼容隐身领域的研究热点。以聚氨酯树脂基体、黄蓝色浆、片状铝粉为主要原料,通过黄蓝色浆配比、片状铝粉及总颜料(色浆+铝粉)量的调控,制备得到了一种具有与绿色植被相似可见近红外反射光谱特征的低红... 仿绿色植被伪装材料一直是多频谱兼容隐身领域的研究热点。以聚氨酯树脂基体、黄蓝色浆、片状铝粉为主要原料,通过黄蓝色浆配比、片状铝粉及总颜料(色浆+铝粉)量的调控,制备得到了一种具有与绿色植被相似可见近红外反射光谱特征的低红外发射率涂层。系统研究了黄蓝色浆配比、片状铝粉添加量及总颜料添加量对涂层可见近红外反射光谱、颜色特征、红外发射率及力学性能的影响规律,并对其红外隐身效果进行了评估。结果表明:在9∶1~9.8∶0.2范围内调控黄蓝聚氨酯色浆比例,涂层的颜色可在翠绿色到黄绿色范围内变化,涂层在可见光波段的反射峰可在541~545 nm范围内变化,与涂层的颜色变化规律一致。调控黄蓝聚氨酯色浆比例至9.6∶0.4,涂层在可见近红外反射光谱中具有与绿色植被相似的绿峰特征,使涂层体现出与绿叶匹配的黄绿色特征。不同色浆配比条件下的纯色浆涂层发射率均大于0.894,涂层基本不具备红外隐身效果。在最佳黄蓝色浆配比下通过在涂层中添加少量的片状铝粉便可显著降低涂层的发射率。随着涂层中片状铝粉添加量的增大,涂层的发射率降低,涂层的黄绿色颜色特征变浅,但反射光谱中依然可以在545 nm处看到一黄绿色反射峰的存在。当涂层中的片状铝粉添加量为10%,涂层的红外发射率可降至0.679,相比纯色浆涂层的发射率(0.894)降低了24%,且涂层依然保持了明显的绿峰和黄绿色可见光特征。在最佳铝粉和色浆配比条件下调控涂层中的总颜料量,涂层的颜色特征及545 nm处的谱峰特征基本没有变化。当涂层中的总颜料量不超过50%时,涂层的红外发射率可随总颜料量的增大而降低。通过调控总颜料量发现其为50%时,涂层的发射率可低至0.677,红外隐身性能最佳。同时涂层具备优异的力学性能(附着力1级、柔韧性2 mm、耐冲击强度50 kg·cm)。 展开更多

关键词 可见近红外光谱 红外发射率 绿峰 红外隐身 力学性能

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Al-Sm2O3/聚氨酯复合涂层的近红外低反射与814μm低发射率性能 被引量：15

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作者 张伟钢 徐国跃 +1 位作者 乔加亮 段凯歌 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期436-440,共5页

以Al粉与Sm2O3为复合颜料,聚氨酯（PU）为黏合剂,制备了Al-Sm2O3/PU复合涂层。系统研究了涂层的微结构、红外发射率、近红外反射性能及力学性能。研究结果表明：Sm2O3的存在可有效降低涂层对1.06μm近红外光的反射率,Al粉的存在可有效... 以Al粉与Sm2O3为复合颜料,聚氨酯（PU）为黏合剂,制备了Al-Sm2O3/PU复合涂层。系统研究了涂层的微结构、红外发射率、近红外反射性能及力学性能。研究结果表明：Sm2O3的存在可有效降低涂层对1.06μm近红外光的反射率,Al粉的存在可有效降低涂层在8～14μm波段的红外发射率。通过调节Al粉与Sm2O3质量比,涂层在8～14μm波段的红外发射率可在0.556～0.834范围内调节,涂层对1.06μm近红外光的反射率可在35.1%～57.7%范围内调节。所制备Al-Sm2O3/PU涂层具备优良的力学性能,在不同Al-Sm2O3质量比下,其附着力与耐冲击强度分别可达到1级和50kg·cm。Al-Sm2O3/PU复合涂层有望成为一种新型的具备低近红外光反射率与优良力学性能的低红外发射率涂层材料。 展开更多

关键词 复合材料 涂层 红外发射率 近红外光反射率 力学性能

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低红外发射率材料研究进展 被引量：25

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作者 张伟钢 徐国跃 薛连海 《红外技术》 CSCD 北大核心 2015年第5期361-367,共7页

低红外发射率材料是目前公认的可实现飞行器红外隐身的特种功能材料。现已报道了纳米复合薄膜、单层(多层)膜结构材料、树脂/金属复合涂层、树脂/半导体复合涂层、核壳结构材料等多种类型的低红外发射率材料。介绍了上述低红外发射率材... 低红外发射率材料是目前公认的可实现飞行器红外隐身的特种功能材料。现已报道了纳米复合薄膜、单层(多层)膜结构材料、树脂/金属复合涂层、树脂/半导体复合涂层、核壳结构材料等多种类型的低红外发射率材料。介绍了上述低红外发射率材料的优缺点及最新研究进展,指出低红外发射率涂层的理论研究、红外与激光兼容隐身材料、树脂/半导体复合涂层及红外光谱选择性低发射率涂层是未来的重点研究方向。 展开更多

关键词 低红外发射率材料 纳米复合薄膜 单层(多层)膜结构材料 树脂/金属复合涂层 树脂 /半导体复合涂层 核壳结构材料

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红外隐身涂层发射率预测模型 被引量：8

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作者 王友军 吕绪良 +2 位作者 胡江华 何超 高福银 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期489-494,共6页

针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型。采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子... 针对红外隐身涂层发射率受颜料形状和涂层微结构等参数影响的问题,建立了基于有效介质理论和Kubelka-Munk理论的红外隐身涂层发射率预测模型。采用了Maxwell-Garnett有效介质近似模型,以Al作为颜料粒子,计算得到了含有空气和球形Al粒子的涂层等效折射率与波长的关系。从电磁波与颜料相互作用的机理出发,对涂层结构材料内部的后向散射效应进行了研究,结合几何光学理论计算了涂层的散射系数和吸收系数,以ZnS作为颜料粒子,定量分析了颜料形状和微结构参数对涂层发射率的影响,得出了涂层发射率与颜料粒子半径、体积百分比、等效折射率的关系。计算结果表明:该模型对红外隐身涂层的制备具有一定的指导作用。 展开更多

关键词 红外隐身涂层 发射率 有效介质理论 KUBELKA-MUNK理论

原文传递

聚氨酯/Sm_2O_3复合涂层的制备及近红外吸收性能研究 被引量：9

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作者 张伟钢 徐国跃 薛连海 《红外技术》 CSCD 北大核心 2016年第2期102-106,共5页

以聚氨酯(PU)为粘合剂,Sm2O3为颜料,采用刮涂法制备了PU/Sm2O3复合涂层。采用近红外反射光谱及涂层力学性能测试方法系统研究了涂层的近红外吸收性能与力学性能。结果表明,Sm2O3可使涂层具备对1.06μm与1.54μm特殊近红外光的强吸收特性... 以聚氨酯(PU)为粘合剂,Sm2O3为颜料,采用刮涂法制备了PU/Sm2O3复合涂层。采用近红外反射光谱及涂层力学性能测试方法系统研究了涂层的近红外吸收性能与力学性能。结果表明,Sm2O3可使涂层具备对1.06μm与1.54μm特殊近红外光的强吸收特性,PU可使涂层具备优良的力学性能。当涂层处于最佳条件(Sm2O3含量40%(w),涂层厚度96μm)时,涂层的附着力可以达到1级,耐冲击强度可以达到40 kg·cm,对1.06μm与1.54μm特殊近红外光的反射率分别可以低至58.7%和34.7%。所制备的PU/Sm2O3复合涂层有望成为一种新型的具备优良力学性能的近红外吸收材料。 展开更多

关键词 复合涂层 近红外吸收 力学性能 反射光谱

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颜料含量对复合涂层红外发射率的作用机制研究 被引量：2

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作者 张伟钢 徐国跃 +2 位作者 徐飞凤 丁儒雅 谭淑娟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期2661-2663,共3页

以聚氨酯(PU)为粘合剂,某片状金属粉为颜料,采用刮涂法制备了PU/片状金属复合涂层。对不同颜料含量条件下涂层的红外发射率进行了测试,并采用扫描电镜对涂层的微结构进行了观察。发射率测试结果表明,涂层发射率随金属粉含量增加呈"... 以聚氨酯(PU)为粘合剂,某片状金属粉为颜料,采用刮涂法制备了PU/片状金属复合涂层。对不同颜料含量条件下涂层的红外发射率进行了测试,并采用扫描电镜对涂层的微结构进行了观察。发射率测试结果表明,涂层发射率随金属粉含量增加呈"∪"型变化。微结构观察结果表明,PU/片状金属复合涂层由PU和片状金属粉交错堆叠而成,具有类似一维光子结构特征。基于涂层的微结构特征,对具有转折变化特征的4个金属粉含量点状态下涂层中一维光子结构的反射光谱进行了模拟计算,结果表明:PU/片状金属复合涂层的发射率随金属粉含量变化呈"∪"型变化关系特征主要是由涂层中一维光子结构的主反射峰中心波长随颜料含量增加所产生的蓝移现象引起的。 展开更多

关键词 复合涂层 红外发射率 颜料含量 作用机制 反射光谱

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低红外发射率复合涂层最佳颜料含量模拟方法 被引量：3

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作者 张伟钢 徐国跃 徐飞凤 《红外技术》 CSCD 北大核心 2011年第12期704-706,710,共4页

研究了一种可用于低红外发射率复合涂层最佳颜料含量模拟的方法。基于低红外发射率复合涂层的微结构特征,引入一维光子结构的相关理论以模拟计算低红外发射率复合涂层的最佳颜料含量。为验证上述方法的可行性,采用片状铝粉为颜料,聚氨... 研究了一种可用于低红外发射率复合涂层最佳颜料含量模拟的方法。基于低红外发射率复合涂层的微结构特征,引入一维光子结构的相关理论以模拟计算低红外发射率复合涂层的最佳颜料含量。为验证上述方法的可行性,采用片状铝粉为颜料,聚氨酯为粘合剂制备了两种低红外发射率聚氨酯(PU)/铝(Al)复合涂层。分别采用模拟计算和实验验证的方法对其最佳Al粉含量进行了研究。结果表明:计算所得最佳Al粉含量与实验值一致,可见所述方法应用于低红外发射率复合涂层最佳颜料含量的模拟具有较强的实际可行性,对低红外发射率复合涂层的设计及研究效率的提高具有重要的现实意义。 展开更多

关键词 红外发射率 复合涂层 最佳颜料含量 模拟方法 一维光子结构

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Ge/ZnS一维光子晶体的设计、制备及低红外发射率性能 被引量：1

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作者 张伟钢 徐国跃 薛连海 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期9-12,共4页

通过从理论上分析介质层厚度、不同介质材料的折射率差及周期数对一维光子晶体红外发射率的影响规律,设计得到了可实现8～14μm波段低红外发射率性能的Ge/ZnS一维光子晶体。随后采用光学镀膜技术在石英基片上通过交替沉积Ge层和ZnS层的... 通过从理论上分析介质层厚度、不同介质材料的折射率差及周期数对一维光子晶体红外发射率的影响规律,设计得到了可实现8～14μm波段低红外发射率性能的Ge/ZnS一维光子晶体。随后采用光学镀膜技术在石英基片上通过交替沉积Ge层和ZnS层的方法制得所设计的一维光子晶体,并采用扫描电镜（SEM）及傅里叶变换红外光谱（FTIR）分别对其微结构及光谱发射率进行了系统研究。结果表明,所制备一维光子晶体在8～14μm波段具有低红外发射率性能,其平均发射率可低至0.195。采用Ge、ZnS等无机半导体材料,通过合理的一维光子晶体设计同样可以获得低至0.2以下的红外发射率。 展开更多

关键词 红外发射率 一维光子晶体 光学镀膜技术 微结构

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环氧树脂基近红外吸收涂层的近红外光谱、力学及耐盐水性能研究 被引量：3

9

作者 张伟钢 潘露露 吕丹丹 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期439-445,共7页

以环氧树脂为粘合剂,Sm2O3为功能颜料,硅烷偶联剂和石墨烯为改性剂,制备得到了一种同时具有突出力学性能和耐盐水性能的近红外低反射率涂层。系统研究了Sm2O3添加量、硅烷偶联剂种类、硅烷偶联剂添加量和石墨烯添加量对涂层性能的影响... 以环氧树脂为粘合剂,Sm2O3为功能颜料,硅烷偶联剂和石墨烯为改性剂,制备得到了一种同时具有突出力学性能和耐盐水性能的近红外低反射率涂层。系统研究了Sm2O3添加量、硅烷偶联剂种类、硅烷偶联剂添加量和石墨烯添加量对涂层性能的影响。结果表明:Sm2O3添加量的增加可明显降低涂层对1.06μm近红外光的反射率,当Sm2O3添加量为50%,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至31.2%。此时,涂层的附着力和耐冲击强度分别可达到1级和50 kg·cm。用硅烷偶联剂改性涂层,偶联剂上的强极性基团分别可与涂层中的树脂基体和颜料形成共价键结合,从而可发挥桥连作用,进而可明显改善涂层的柔韧性,其中KH560的改性效果最佳。当KH560添加量为5%,涂层的柔韧性可从改性前的9 mm显著改善为改性后的4 mm。石墨烯具有特殊的共平面结构和超长共轭结构特征,使其对入射光的吸收可延伸到近红外区域。石墨烯特殊的片层结构使其具有很高的耐冲击强度和柔韧性,在涂层中添加石墨烯可明显改善涂层的力学性能。研究发现石墨烯的添加可在进一步改善涂层力学性能的前提下显著降低涂层对1.06μm近红外光的反射率。当石墨烯添加量为8%,涂层对1.06μm近红外光的反射率可低至12.6%,此时涂层可具备突出的激光隐身效能。同时,涂层的附着力、柔韧性和耐冲击强度分别可达到1级、2 mm和50 kg·cm,可很好地满足实际工程应用要求。在环氧树脂、硅烷偶联剂和石墨烯的协同界面优化作用下,最佳配方(Sm2O3添加量为50%、KH560添加量为5%、石墨烯添加量为8%)的涂层经盐水腐蚀21 d后,涂层的微结构、近红外低反射率性能和力学性能可保持稳定。此时,涂层对1.06μm近红外光的反射率为12.47%,涂层的附着力、柔韧性和耐冲击强度分别可保持在1级、2 mm和45 kg·cm,表明制备的涂层具有良好的耐盐水性能。 展开更多

关键词 复合涂层 近红外光谱 力学性能 耐盐水性能

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PDMS改性环氧树脂/Sm_(2)_O_(3)复合涂层的近红外光谱及疏水性研究 被引量：1

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作者 吕丹丹 韦惠如 张伟钢 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2855-2861,共7页

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为粘合剂,Sm_(2)_O_(3)为功能颜料,纳米SiO_(2)为微纳结构改性剂,制备得到了一种同时具有良好疏水性能和附着力的近红外吸收涂层。系统分析了PDMS和HYSZ质量比、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)添加量... 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)改性环氧树脂(HYSZ)为粘合剂,Sm_(2)_O_(3)为功能颜料,纳米SiO_(2)为微纳结构改性剂,制备得到了一种同时具有良好疏水性能和附着力的近红外吸收涂层。系统分析了PDMS和HYSZ质量比、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)添加量、总填料添加量、Sm_(2)_O_(3)和纳米SiO_(2)质量比对涂层性能的影响。结果表明:PDMS改性可明显降低涂层的表面能,从而使涂层的疏水性得到明显增强。利用DOP强化涂层韧性和微观搭桥作用可增强涂层整体性,从而可明显提高涂层的附着力和近红外吸收性能。涂层的表面粗糙度可随总填料添加量的增加而明显升高,进而可使涂层表现出更优的疏水性能。当涂层中PDMS和HYSZ质量比、DOP添加量、总填料添加量、Sm_(2)_O_(3)和纳米SiO_(2)质量比分别为1∶9,20%,50%和5.5∶4.5时,涂层同时具有良好的近红外低反射率(59.1%)、疏水性能(水接触角为137°)及附着力(2级)。 展开更多

关键词 复合涂层 近红外吸收 疏水性 力学性能

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材料微结构对红外发射率的影响 被引量：6

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作者 崔宝生 汪长春 +1 位作者 贾永科 胡建华 《复旦学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期385-390,395,共7页

低发射率红外伪装材料主要采用金属材料、ATO材料和光子晶体材料,由于机械物理性能限制,难以满足工程伪装多波段兼容性要求.利用后向散射效应研制低发射率红外伪装材料是一种全新的技术途径,其主要机理是通过对红外透明材料发泡,在材料... 低发射率红外伪装材料主要采用金属材料、ATO材料和光子晶体材料,由于机械物理性能限制,难以满足工程伪装多波段兼容性要求.利用后向散射效应研制低发射率红外伪装材料是一种全新的技术途径,其主要机理是通过对红外透明材料发泡,在材料内部形成微气室空腔,使入射光线在材料内部的传输过程中发生多次反射,从而提高材料的综合反射效果.对微泡结构材料内部的后向散射效应进行了深入研究,建立了非均匀涂层光线传输模型,并定量分析了材料的物性参数和结构参数对材料表面等效发射率的影响. 展开更多

关键词 红外伪装 低发射率材料 后向散射

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