基于超材料的红外低发射率涂层制备及其兼容性能研究

发布时间：2022-12-08 20:26

　　近年来,超材料作为新型的雷达隐身材料,因其面密度低、电磁性能可调控性强而受到广泛的关注。但是,超材料的红外发射率基本在0.7以上,无法满足红外-雷达兼容隐身的要求。课题组前期对8-14μm波段红外隐身涂层进行了系统深刻的研究,制备了满足工程化应用的低红外发射率涂层。但这些涂层与超材料的兼容性较差,涂覆后超材料的雷达性能大幅度降低。本文基于电磁波在涂层中的传输机理,首先对兼容性能影响关键因素进行探究,然后通过单层涂层颜填料的漂浮率、含量以及涂层的厚度等参数优化以及中间添加阻抗匹配层制备双层复合涂层的研究,在降低超材料发射率同时,提高涂层与超材料的兼容性。主要研究工作及结果如下:1、通过比较Al粉低发射涂层以及雷达透波Al₂O₃涂层与超材料兼容性的差异,并利用电磁波反射定律进行分析,结果表明:影响Al粉低发射率涂层与超材料兼容的最关键因素为涂层的高介电常数实部。2、通过对单层涂层Al粉填料的漂浮率、含量的优化来调节涂层的介电实部,以及对涂层厚度的控制,结果表明:当90%漂浮率的片状铝粉,填料含量为20wt%,涂层的厚度为30μm时,此时超材料的发... 

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 雷达隐身
        1.2.1 雷达隐身原理
        1.2.2 传统雷达隐身技术
        1.2.3 超材料雷达隐身技术
    1.3 红外隐身
        1.3.1 红外隐身原理
        1.3.2 红外隐身技术
    1.4 红外-雷达兼容隐身
        1.4.1 红外-雷达兼容隐身原理
        1.4.2 传统红外-雷达兼容隐身研究现状
        1.4.3 基于超材料红外-雷达兼容隐身研究现状
    1.5 本文的选题背景及研究内容
        1.5.1 本文的研究背景
        1.5.2 本文的研究内容
第二章 基于超材料的低发射率涂层设计及性能测试
    2.1 与超材料兼容的低发射涂层总体设计方案
    2.2 单层兼容型低发射率涂层的设计
        2.2.1 单层低发射涂层透波性机理
        2.2.2 单层低发射率涂层兼容性能的设计
    2.3 双层兼容型低发射率涂层的设计
        2.3.1 双层复合型低发射率涂层的兼容隐身机理
        2.3.2 双层复合兼容型低发射率涂层的设计
    2.4 涂层评价方法以及性能测试
        2.4.1 与超材料兼容型低发射涂层性能评价方法
        2.4.2 涂层性能测试方法
    2.5 本章小结
第三章 影响低发射率涂层与超材料兼容的关键因素探究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 实验制备
        3.2.3 测试与表征
    3.3 发射率与兼容性测试结果与讨论
        3.3.1 涂层8-14μm波段红外发射率性能
        3.3.2 2-18GHz波段雷达反射率损耗特性
    3.4 影响低发射涂层兼容性能关键因素探究
        3.4.1 影响低发射率涂层透波率主要因素确定
        3.4.2 影响低发射率涂层与自由空间阻抗匹配关键因素确定
    3.5 本章小结
第四章 单层兼容型低发射涂层制备与兼容性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 粘合剂的选择
        4.2.2 不同漂浮率Al粉填料的制备
        4.2.3 单层兼容型低发射涂层的制备
        4.2.4 测试与表征
    4.3 Al粉漂浮率对涂层发射率及兼容性能的影响
        4.3.1 不同漂浮率铝粉XRD分析
        4.3.2 不同漂浮率Al粉涂层的SEM图分析
        4.3.3 Al粉漂浮率对涂层发射率的影响
        4.3.4 Al粉漂浮率对涂层电磁参数的影响
        4.3.5 Al粉漂浮率对涂层与超材料兼容性的影响
    4.4 Al粉含量对涂层发射率及兼容性能的影响
        4.4.1 不同含量Al粉涂层的SEM图分析
        4.4.2 Al粉含量对涂层红外发射率的影响
        4.4.3 Al粉含量对涂层电磁参数的影响
        4.4.4 Al粉含量对涂层与超材料兼容性能的影响
    4.5 Al粉涂层厚度对发射率及兼容性能的影响
        4.5.1 涂层厚度对发射率的影响
        4.5.2 涂层厚度对涂层与超材料兼容性能的影响
    4.6 本章小结
第五章 双层兼容型低发射率涂层制备与兼容性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验设计
        5.2.2 双层兼容型低发射涂层的制备
        5.2.3 测试与表征
    5.3 炭黑匹配层对双层涂层发射率及兼容性能的影响
        5.3.1 阻抗匹配层对双层复合涂层发射率的影响
        5.3.2 炭黑填料含量对阻抗匹配层电磁参数的影响
        5.3.3 炭黑阻抗匹配层对复合涂层与超材料兼容性能的影响
    5.4 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
硕士期间论文发表情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]一种基于超材料的雷达红外兼容隐身材料设计与验证[J]. 李君哲,田浩,刘海韬,程海峰,侯中喜.  功能材料. 2017(05)
[2]CAB对红外低发射率涂层性能的优化研究[J]. 孟雪,徐国跃,谭淑娟,刘宁,尤玲丽,李卫.  红外技术. 2017(03)
[3]粘度对红外低发射率灰色涂层性能的影响[J]. 李卫,徐国跃,刘宁,孟雪,曾祥雄,尤玲丽.  红外技术. 2017(01)
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[5]黄绿色红外低发射率无光涂层的制备及表征[J]. 于献,郁飞,倪维良,谭伟民.  涂料工业. 2015(05)
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[8]隐身导弹与隐身技术的应用[J]. 许学春.  飞航导弹. 2013(05)
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博士论文
[1]聚吡咯及其复合物红外辐射及微波反射性能研究[D]. 高琦.北京交通大学 2014

硕士论文
[1]宽带极化转换与红外/雷达兼容隐身超材料的研究[D]. 何路.武汉理工大学 2014
[2]飞行器外形隐身优化方法及应用研究[D]. 胡添元.南京航空航天大学 2006



本文编号：3714079