生物仿生隐身材料的发展趋势

日期：2019-06-05 10:08

生物仿生材料是通过研究生物所具有的功能及其作用机理,并以此为模型利用一定技术手段合成的能够模仿生物特点和特性的新型材料。生物仿生红外隐身材料是基于生物的微观结构特性、变色原理或者电磁波反射特点而进行合成、制备的新型红外隐身材料。

研究人员利用聚氨酯和片状铜粉仿生珍珠层结构,制备的仿生结构涂层红外发射率低于一般的铜粉/聚氨酯涂层,通过建立了红外发射率计算模型仿真计算涂层发射率,实验结果表明,当铜粉含量为60%时,涂层的红外发射率可降至0.206。

有人通过研究头足类动物的动态隐身机制,探索并研制了一种基于石墨烯的可调仿生伪装涂层。在化学药剂的刺激下涂层能够在可见光和红外电磁波谱区域之间动态调节电磁波的反射,为可重构和可调节红外隐身涂层的研究做出了探索。有人基于头足类动物的皮肤研究了一种能够灵活感觉和适应周围环境颜色的柔性材料,能够兼容可见光红外隐身。

随着红外反隐身技术的发展,红外隐身技术对红外隐身材料提出了更高的要求,结合红外隐身材料的研究进展,红外隐身材料的研究仍然存在一些不足,红外隐身材料的发展趋势将表现为以下四个方面。

(1)控温与低发射率材料相结合

由 Stefan-Boltzmann定律可知,影响目标红外辐射量的是目标的表面温度和红外发射率,目前研究的红外隐身材料大部分集中在降低目标的红外发射率,控制目标温度和降低发射率相结合的材料研究较少。就目前的研究来看,仅通过降低目标的红外发射率的手段往往不能达到理想的红外隐身效果,因此,复合涂层的研究可以从控制温度和降低红外发射率两方面入手,为实现红外隐身提供了研究方向。

(2)红外隐身材料的耐环境性能研究
红外隐身材料表面污染以及老化会影响红外发射率,研究具有自清洁及耐老化性能的材料是延长材料使用寿命的手段。

(3)实现材料多频段兼容隐身

探测手段的多样化使得单一频段的隐身材料无法满足实际需求和应用,因此,开发多频段兼容隐身材料成为必要。实现多频段兼容隐身,途径有两个:是采用单频段隐身材料进行复合形成多层的隐身涂层结构;二是针对目前的新型材料还处在探索研究阶段的现状,开发和研究新型材料,加速新型材料的应用进程,满足兼容隐身的要求。

(4)多种材料的综合运用研究

目前的研究都集中于一种红外隐身材料的应用,如低发射率材料或者控温材料,对于多种材料的综合应用尤其是结合目标本身结构多种材料的应用研究较少。多种具有隐身效果的材料通过复合等方式,综合各种材料的优势,可以提高标的红外隐身效率。

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