CN112273747A - 一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，包括光子晶体光学红外复合隐身层和柔性雷达吸波基布层，所述光子晶体光学红外复合隐身层包括位于外层的近红外隐身层、位于中层的中红外隐身层和位于下层的远红外隐身层，所述远红外隐身层位于柔性雷达吸波基布层的表面。本发明所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，将光子晶体的带隙特性和透雷达波特性应用于军事隐身伪装领域，得到在光学和红外波段都具备迷彩分割效果，将其应用于装备上，对于保护我军重要军事目标，提高武器装备的生存概率具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于军事伪装技术领域，具体涉及一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣。
背景技术
随着科学的不断进步，军事侦察技术得到迅猛发展，一方面成像设备的分辨率越来越高，作用距离越来越远，战场上士兵如果不进行隐身防护，就被敌方一览无余，随时都可能被消灭；另一方面侦察探测的波段得到了进一步的拓展，可见光、近红外、中红外、远红外和雷达波上的侦察、瞄准和精确打击武器已经被大量投入军事应用甚至民用市场。现在美国、韩国的热像公司甚至能生产出手机热像附件，使用手机就能获取到场景的热图像。当前各国士兵装备的迷彩伪装服都还不具备热红外伪装效果，这种情况下用热像仪进行观瞄，士兵穿着的迷彩伪装服形同虚设，一个个都清晰可见。
为了能在战场上提高作战人员的隐蔽性和突防性，研究尖端隐身技术已经成为世界各国军事上的一个重点。但现在士兵伪装服只具备可见光、近红外伪装功能，在高清多波段成像侦察设备的监控下，研制具备可见光、近红外、中红外、远红外和8-12GHz雷达波伪装隐身能力的士兵综合伪装隐身服已经成为士兵战场防护十分急迫的需求，也是各国军用服装研究人员的努力方向。相关技术和服装的研究将大大提高陆战士兵综合伪装隐身防护能力，增强他们侦察作战的隐蔽性，提高他们进攻作战的突然性，提升陆战士兵遂行林地特征作战的能力，对保护我军将士生命安全，全面提升我突袭作战能力，顺利完成各项作战任务都具有重要作用和使用价值。
作为一种人工周期结构材料，光子晶体具有优异的光子带隙特性。在光子带隙中没有任何光子态存在，频率落在光子带隙中的电磁波的自发辐射会被完全抑制(或者说频率落在带隙中的电磁波是禁止传播的)。利用带隙位于红外探测器敏感波段(3-5μm和8-12μm)的光子晶体，可以有效抑制红外探测器可探测波段的辐射，而不影响在其他波长上的辐射。同时，由于光子晶体材料可以不采用金属，它对雷达波几乎完全是透明的，因此它和雷达波吸波材料能很好的兼容。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，具备迷彩分割效果，在雷达波段具备吸波隐身能力。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，包括光子晶体光学红外复合隐身层和柔性雷达吸波基布层，所述光子晶体光学红外复合隐身层包括位于外层的近红外隐身层、位于中层的中红外隐身层和位于下层的远红外隐身层，所述远红外隐身层位于柔性雷达吸波基布层的表面。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述光子晶体光学红外复合隐身层为光子晶体薄膜结构，通过真空蒸发镀膜方法制作而成。
所述多波段隐身衣的柔性雷达吸波基布层采用涂敷方法在无纺布上涂敷吸波材料制成。
所述吸波材料是由石墨烯、磁性金属、导电高聚物组成。
所述吸波材料的质量比为石墨烯：磁性金属：导电高聚物＝1：2：1，其中石墨烯为石墨烯粉末，磁性金属为铁粉，导电高聚物为聚苯胺，石墨烯为石墨烯粉末，且80％以上的成分为1-4层。
所述吸波材料的涂敷厚度小于1mm的厚度上时，8-12GHz雷达波吸收衰减大于60％。
由以上技术方案可知，本发明提供了一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，将光子晶体的带隙特性和透雷达波特性应用于军事隐身伪装领域，得到在光学(0.38μm-1.1μm)和红外波段(3-5μm和8-12μm)都具备迷彩分割效果，将其应用于装备上，对于保护我军重要军事目标，提高武器装备的生存概率具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明的隐身衣组成示意图；
图2为本发明的隐身衣结构示意图；
图3为本发明的隐身衣光子晶体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-3所示，本实施例的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，由光子晶体光学红外复合隐身层1和柔性雷达吸波基布层2制作而成，其中的光子晶体光学红外复合隐身层是一种光子晶体薄膜结构，通过真空蒸发镀膜方法制作，具备光谱选择性，不会造成人体热量的积累，而且对雷达波透明，不影响下层雷达吸波基布的吸波性能，在可见光、近红外和中远红外波段满足隐身要求。柔性雷达吸波基布的吸波材料为石墨烯、磁性金属、导电高聚物三相复合材料，通过涂覆、粘结等工艺制作成柔性雷达吸波基布，在小于1mm的厚度上，8-12GHz雷达波吸收衰减大于60％。
光子晶体光学红外复合隐身层由近红外隐身层11、中红外隐身层12和位远红外隐身层13组成，远红外隐身层13位于柔性雷达吸波基布层的表面。在光子晶体光学红外复合隐身层1中，可见光近红外隐身层11位于最外层，用于实现可见光的不同颜色，从而使目标融合于背景中，实现伪装，并具备典型地物的近红外反射率特性。该层在中远红外波段具有很高的透明性，它的存在不会对中远红外隐身性能造成显著影响，同时也不会显著影响雷达吸波布的吸波性能。中红外(3μm-5μm)、远红外(8μm-12μm)隐身层分别位于下层和中层，具有三种不同的反射率，分别称之为高反射率红外隐身层，中反射率红外隐身层和低反射率红外隐身层，可根据需要进行组合，由此可以实现红外迷彩分割效果。
多波段隐身衣的柔性雷达吸波基布采用涂敷方法在无纺布上涂敷吸波材料制成。该吸波材料由石墨烯、磁性金属和导电高聚物组成，质量比为石墨烯：磁性金属：导电高聚物＝1：2：1，其中石墨烯为石墨烯粉末，磁性金属为铁粉，导电高聚物为聚苯胺。涂敷厚度为1mm，8-12GHz雷达波吸收衰减为65％。
多波段隐身衣的光子晶体光学红外复合隐身层是一种如图3所示的光子晶体薄膜结构，如图3所示，H1、H2选用碲(Te)材料，L1、L2选用氟化钙(CaF2)材料。通过真空蒸发镀膜方法在上述柔性雷达吸波基布上镀膜。当H1＝330nm、L1＝960nm、H2＝420nm、L2＝1110nm，m＝6，n＝4时，制备得到低发射率隐身衣；当H1＝390nm、L1＝1040nm、H2＝510nm、L2＝1210nm，m＝6，n＝4时，制备得到中发射率隐身衣；当H1＝410nm、L1＝1080nm、H2＝520nm、L2＝1330nm，m＝5，n＝5时，制备得到高发射率隐身衣。将三种不同发射率的隐身衣材料裁剪缝合得到最终的迷彩布料。
上述光子晶体光学红外复合隐身层使用真空蒸发镀膜制备。制备时的工艺参数为背景真空度为3.0×10-3Pa，碲(Te)的沉积速率为0.5nm/s，氟化钙(CaF2)的沉积速率为0.6nm/s，基底温度为100℃。
上述隐身衣具备光谱选择性，散热性好，不会造成人体热量的积累，低发射率光子晶体在中红外和远红外波段的发射率尾0.2；中发射率光子晶体在中红外和远红外波段的发射率位0.6，高发射率光子晶体在中红外和远红外波段的发射率位0.9，在可见光、近红外和中远红外波段满足隐身要求，雷达波吸收衰减65％
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：包括光子晶体光学红外复合隐身层和柔性雷达吸波基布层，所述光子晶体光学红外复合隐身层包括位于外层的近红外隐身层、位于中层的中红外隐身层和位于下层的远红外隐身层，所述远红外隐身层位于柔性雷达吸波基布层的表面。
2.根据权利要求1所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：所述光子晶体光学红外复合隐身层为光子晶体薄膜结构，通过真空蒸发镀膜方法制作而成。
3.根据权利要求1所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：所述多波段隐身衣的柔性雷达吸波基布层采用涂敷方法在无纺布上涂敷吸波材料制成。
4.根据权利要求3所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：所述吸波材料是由石墨烯、磁性金属、导电高聚物组成。
5.根据权利要求4所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：所述吸波材料的质量比为石墨烯：磁性金属：导电高聚物＝1：2：1。
6.根据权利要求4或5所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：所述石墨烯为石墨烯粉末，磁性金属为铁粉，导电高聚物为聚苯胺。
7.根据权利要求3所述的基于光子晶体薄膜材料的多波段隐身衣，其特征在于：所述吸波材料的涂敷厚度小于1mm的厚度上时，8-12GHz雷达波吸收衰减大于60％。
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| CN112273747B (zh) | 2024-01-19 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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