红外自适应隐身材料

日期：2019-01-07 10:49

随着现代军用探测技术的发展特别是红外前视系统、红外传感系统、被动式红外热成像仪的相继使用,使红外隐身变得越来越困难,各种军事目标的生存和安全受到严重威胁。因此,发展新型的红外隐身技术和材料就成为当务之急。

①相变控温材料。物质的相变大多伴随着热量的变化,相变控温材料是类相变温度在隐身需求的控温范围之内,并且相变热比较大的材料。当目标温度高于背景温度时,材料吸热由固相变成液相,或从一种晶相变成另一种晶相,降低目标表面温度;当目标温度低于背景温度时,材料放热,由液相变成固相,或返回到原来的晶相,目标表面温度升高。利用这种材料在相变过程中吸热和放热,调节目标的表面温度,使目标与背景的表面温度尽可能地一致;也可以利用相变控温材料对目标表面进行红外迷彩设计,在一定程度上能够达到红外自适应隐身的目的。但是对于薄膜层材料,在有持续热量供给的条件下,隐身效果有限。

图2-22 热电制冷的基本工作原理

②电致变温材料。电致变温材料亦称热电转换材料,在红外伪装方面主要是利用热电材料的 Peltier效应,对高温目标冷端导体制冷。热电制冷的基本原理如图2-22所示,P型和N型半导体的一端与导体相连,组成个热电偶。在电能驱动下两种载流子流向半导体半导体热端,电流由N型流向P型半导体的接头吸收热量,成为冷端:由P型流向N型半导体散热器的接头释放热量,成为热端,产生制冷效果。用热电材料制造的热电转换装置不使用制冷剂,无机械传动部分,故具有无泄漏图222热电制冷的基本工作原理无污染、无噪声、寿命长、可微型化等突出优点,但是它的缺点也很明显,就是制冷效率低。对于半导体制冷,影响热电制冷效率的主要因素是材料的电导率和热导率。提高材料的热导率成为目前人们关注的焦点,其有效途径之一就是增加声子的散射机制。目前研究的材料主要有以下几种: Bi-Sb-Te-Se体系材料Skutterudites结构型材料、 Clathrates结构型材料、 Half-Heusler结构型合金、Pentatellurides结构材料、无公度准晶体材料、薄膜及纳米结构材料等。

北京理工大学设计了一种红外自适应隐身材料系统,这种系统由红外传感器,电致变温材料和微处理器组成,实现了目标热像随背景自适应变化的功能。此外,还有一系列其他自适应隐身材料,例如,电致变发射率材料,通过调节电压等参数的大小,控制涂层的红外发射率,可使目标在红外热图中形成所处背景类似的斑驳图案:超吸水调温材料,涂层中排杂的“超吸水材料”不断吸收空气中的水分,然后在阳光下“缓慢蒸发”,降低隐身日的表面温度,使其与背景的温度匹配,利用水的大热惯量实现自适应隐身。

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