降温红外隐身材料的功能与作用
日期：2019-05-24 18:25
(一)简介
一般军事目标的温度均高于背景温度,在热像仪中显示出显著的热特征,由于目标的辐射强度与温度的4次方成正比,因此降温材料是降低目标热辐射的最有效材料。日前已见报道的有隔热材料和相变材料。隔热材料一般是泡沫塑料和陶瓷材料。已报道的中空微珠的隔热降
温效果较好。
研究的中空微珠在60目时降温效果最好,而且当其用量小于20%时,中空微珠对涂层的发射率基本没有影响。近年来兴起的相变材料目前正受到越来越广泛的关注。相变材料在发生物相转变时,伴随吸热、放热效应而引起温度变化,利用这种特性，可以从温度上对日标的热辐射能量加以控制。该相变材料体系通过将内装相变物质的胶囊埋置在泡沫状物质中分散在织物中或是与胶黏剂混合后用在军事目标上,通过吸收目标放隐身材料出的热量,降低其热红外辐射强度。这种胶囊实际上是腔内充填吸热材料的硬壁微球,它主要由相变物质和胶囊壁材料组成。许多无机物和有机物均可用来作胶囊壁,尤其以聚合物的使用最多。胶囊壁材料的选择取决于胶囊内装填的相变物质的物理性质,如果相变物质是亲油的,则选亲水聚合物为囊壁材料。烷烃化合物是非常适合于制作这种胶囊的相变材料,其使用寿命长、热循环重现性好、相变吸热效果明显。在高温条件下使用时,低熔点的易共熔金属如低熔点的焊锡,亦可用作胶囊填充物。此外,一些塑性晶体也可用作胶囊填充材料,但是它在吸热后不发生相变,而是分子结构发生暂时变化。相变降温材料中用串级相变材料代替单级相变材料,其隔热效果能得到很大的提高。
(二)陶瓷降温隐身材料——微波衰减陶瓷的功能与作用
众所周知,微波衰减材料已广泛地应用于消极电子对抗中,例如地面重要的军事设施、空中的飞行器以及建造保密的微波隔离室等都需要大量使用微波衰减材料来防止对方的发现、跟踪和袭击。在微波测量系统中,作为衰减器和负载也在波导和同轴线中得到广泛应用。此外,在许多微波电真空器件中,它是一种不可缺少的关键材料。衰减材料的加入,将会产生切断、去耦、抑制带边振荡和高次或寄生模式能及消除其他非设计模式等作用。否则,许多微波电真空器件将不能正常工作,甚至报废。在大功率的微波电真空器件中,问题显得更加突出,由于要吸收较大的功率,于是对该材料提出了更加严格的要求,并且带来了一系列的问题。因而,最近几年来这方面引起了人们的普遍重。对于大功率衰减材料的基本要求如下。
①在一定带宽内,具有足够大的比衰减量,它是衰减材料最重要的性能之一。
②在给定的频率内,衰减陶瓷两端的反射应足够小。
③能承受足够大的功率,例如对一个波长为5cm,平均功率为10kW的大功率行波管,假设有10%的反射,这样衰减材料应该至少承受1kW的平均功率。在此功率下,衰减材料的基本性能(包括衰减量、真空性能等)应该不受损害。为了保证这一点,材料中低熔点物质、易挥发物质应尽可能少,而气孔率应尽可能低。在选择基体材料时,应具有较好的导热性而且易于金属化,以使其吸收的微波能量能很快地传导到管外。这一点对于大功率器件用衰减材料显得特别重要。
④高温和化学稳定性较好,保证了该材料能经受整个制管工艺过程而性能不变。
⑤一定的机械强度,以保证在使用过程中不受损坏。这一点对高可靠性的器件应引起重视。
⑥材料在制备时希望工艺简单、易于控制、重复性好、成品率高。电真空器件内用衰减材料通常有两种结构形式:一是薄膜结构,二是体积结构,即习惯上所说的薄膜衰减器和体积衰减器。薄膜衰减器一般是在慢波结构(或腔体)中喷涂、真空蒸发、溅散一层磁性物质,例如康坦尔合金、羰基铁粉等,或者在介质夹持杆上裂化、喷涂一层电阻物质,例如碳、石墨等。但是这种结构,一般都用于中、小功率的微波器件。对于大功率的微波器件目前主要是依赖于体积衰减器。在薄膜衰减材料中又可分为非金属薄膜衰减如碳膜、硅碳膜等和金属膜衰减如康坦尔、羰基铁、碳化钨、钽、钽铝合金、碳化钛、镍膜等。在体积衰减材料中也可分为金属陶瓷、碳化硅、二氧化钛和渗碳多孔陶瓷等。如果从衰减特性来说,也可分为电衰减(如金属陶瓷、二氧化钛和渗碳多孔陶瓷等)和磁衰减(如康坦尔、铁氧体和阿列西非尔等)。
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