本發(fā)明屬于雷達隱身材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代戰(zhàn)爭體系中，紅外隱身、雷達智能隱身及多譜段全譜段隱身的重要性日益凸顯，嚴重影響著武器裝備的生存能力和突防能力。不具備以上隱身性能的武器裝備在未來戰(zhàn)爭體系中將難以生存，更無法實現(xiàn)對敵方的有效打擊。因此設(shè)計出具有雷達紅外一體化隱身特性同時具有雷達智能調(diào)控隱身特性的智能材料對武器裝備的生存及突防能力的提升至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料，其具有紅外雷達復合隱身效果同時雷達隱身具有可調(diào)控開關(guān)效果。

本發(fā)明提供了一種具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料，包括：

第一透明基材；

與第一透明基材相對的第二透明基材，且所述第一透明基材與第二透明基材之間為夾層；

與所述夾層相連通的透明溶液存儲器；

與所述夾層相連通的抽真空裝置；

所述第一透明基材或第二透明基材不相對的表面設(shè)置有紅外隱身材料；

所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長的YbF₃膜與ZnSe膜。

優(yōu)選的，還包括與所述夾層相連通的抽液裝置。

優(yōu)選的，還包括與所述夾層相連通的空氣存儲器。

優(yōu)選的，所述第一透明基材與第二透明基材各自獨立地為玻璃或樹脂。

優(yōu)選的，所述第一透明基材與第二透明基材的厚度各自獨立地為1～5mm。

優(yōu)選的，所述透明溶液為蒸餾水或乙醇。

優(yōu)選的，所述紅外隱身材料的上下表面膜均為YbF₃膜。

優(yōu)選的，所述多層膜的層數(shù)為11～51層。

優(yōu)選的，所述多層膜的層數(shù)為33層，由下表面開始所述多層膜的厚度依次為0.97453μm，0.64834μm，0.39490μm，0.44593μm，0.43009μm，0.54081μm，1.10301μm，0.12082μm，0.66528μm，0.61058μm，0.90684μm，0.10666μm，0.83247μm，0.57832μm，0.7648μm，0.17861μm，0.81283μm，0.44699μm，1.91144μm，1.02709μm，0.68401μm，0.26756μm，0.50729μm，0.40487μm，1.026μm，0.05128μm，0.56253μm，1.24633μm，0.48934μm，0.44942μm，0.39864μm，0.29366μm，1.63612μm。

本發(fā)明還提供了一種智能材料在飛行裝置中的應用。

一種具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料，包括：第一透明基材；與第一透明基材相對的第二透明基材，且所述第一透明基材與第二透明基材之間為夾層；與所述夾層相連通的透明溶液存儲器；與所述夾層相連通的抽真空裝置；所述第一透明基材或第二透明基材不相對的表面設(shè)置有紅外隱身材料；所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長的YbF₃膜與ZnSe膜。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用高可見光透明度的材料作為基材，將其設(shè)計成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實現(xiàn)對于雷達波的開關(guān)功能，同時由于基材及溶液均為可見光高透材料，因此該智能材料，無論在何種狀態(tài)下均可以實現(xiàn)可見光透明，該功能可以有效地實現(xiàn)飛機座艙等可見光窗口的智能雷達隱身；在基材表面設(shè)置紅外隱身材料，以ZnSe和YbF₃為基材，由于兩種基材的折射率存在高低差異性，設(shè)計時采用每層四分之一中心波長厚度分別疊加鍍制多層組合薄膜結(jié)構(gòu)，由于薄膜結(jié)構(gòu)所有界面上反射的光束，當它們回到前表面時具有相同相位，從而產(chǎn)生相長干涉，可以實現(xiàn)對相應中心波長紅外能量的高反射；并且由于本發(fā)明的紅外隱身材料的基材均為對雷達透波材料，并且材料整體厚度遠小于其在雷達波段的趨膚深度，因此該紅外隱身材料不會對雷達波的傳輸產(chǎn)生負面影響，具有良好的雷達隱身兼容性；同時本發(fā)明提供的紅外隱身材料具有中長波大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，實現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實現(xiàn)目標的降溫散熱。

附圖說明

圖1為實施例1提供的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料的平板樣件圖；

圖2為實施例1提供的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料紅外波段發(fā)射率測試曲線圖；

圖3為當夾層為空氣時，實施例1提供的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料對雷達波的透過率曲線圖；

圖4為當夾層中空氣被抽真空裝置抽空，注入蒸餾水之后的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料對雷達波的透過率曲線圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明提供了一種具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料，包括：第一透明基材；與第一透明基材相對的第二透明基材，且所述第一基材與第二基材之間為夾層；與所述夾層相連通的透明溶液存儲器；與所述夾層相連通的抽真空裝置；所述第一透明基材或第二透明基材不相對的表面設(shè)置有紅外隱身材料；所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長的YbF₃膜與ZnSe膜。

本發(fā)明采用高可見光透明度的材料作為基材，將其設(shè)計成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實現(xiàn)對于雷達波的開關(guān)功能，同時由于基材及溶液均為可見光高透材料，因此該智能材料，無論在何種狀態(tài)下均可以實現(xiàn)可見光透明，該功能可以有效地實現(xiàn)飛機座艙等可見光窗口的智能雷達隱身在基材表面設(shè)置紅外隱身材料，以ZnSe和YbF₃為基材，由于兩種基材的折射率存在高低差異性，設(shè)計時采用每層四分之一中心波長厚度分別疊加鍍制多層組合薄膜結(jié)構(gòu)，由于薄膜結(jié)構(gòu)所有界面上反射的光束，當它們回到前表面時具有相同相位，從而產(chǎn)生相長干涉，可以實現(xiàn)對相應中心波長紅外能量的高反射；并且由于本發(fā)明的紅外隱身材料的基材均為對雷達透波材料，并且材料整體厚度遠小于其在雷達波段的趨膚深度，因此該紅外隱身材料不會對雷達波的傳輸產(chǎn)生負面影響，具有良好的雷達隱身兼容性；同時本發(fā)明提供的紅外隱身材料具有中長波大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，實現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實現(xiàn)目標的降溫散熱。

其中，所述第一透明基材與第二透明基材各自獨立地為玻璃或樹脂，更優(yōu)選為浮法玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯或者聚丙烯。所述第一透明基材與第二透明基材的厚度各自獨立地優(yōu)選為1～5mm，更優(yōu)選為2～4mm，再優(yōu)選為2～3mm，最優(yōu)選為2mm。

第一透明基材與第二透明基材之間為夾層；所述夾層的厚度優(yōu)選為0.5～5mm，更優(yōu)選為0.5～4mm，再優(yōu)選為1～3mm，再優(yōu)選為1～2mm，最優(yōu)選為1mm。

本發(fā)明在第一透明基材或第二透明基材不相對的表面設(shè)置有紅外隱身材料，即在夾層外面的第一透明基材的表面或第二透明基材的表面設(shè)置有紅外隱身材料。

所述紅外隱身材料由多層膜疊加而成；所述多層膜包括交替設(shè)置的厚度分別為四分之一中心波長的YbF₃膜與ZnSe膜。

在本發(fā)明中，所述紅外隱身材料的上下表面，即最底層的膜與最頂層的膜均優(yōu)選為YbF₃膜。

所述多層膜的層數(shù)優(yōu)選為2n+1層，更優(yōu)選為11～51層，再優(yōu)選為11～41層，再優(yōu)選為21～41層，再優(yōu)選為31～41層，最優(yōu)選為33層。

在本發(fā)明中，當所述層數(shù)為33時，所述紅外隱身材料由下表面開始，多層膜各層膜的厚度優(yōu)選依次為0.97453μm，0.64834μm，0.39490μm，0.44593μm，0.43009μm，0.54081μm，1.10301μm，0.12082μm，0.66528μm，0.61058μm，0.90684μm，0.10666μm，0.83247μm，0.57832μm，0.7648μm，0.17861μm，0.81283μm，0.44699μm，1.91144μm，1.02709μm，0.68401μm，0.26756μm，0.50729μm，0.40487μm，1.026μm，0.05128μm，0.56253μm，1.24633μm，0.48934μm，0.44942μm，0.39864μm，0.29366μm，1.63612μm。

本發(fā)明分別設(shè)計對于3～5μm和8～10μm兩個波段中心波長，具有高反射效果的相長干涉厚度，就可以實現(xiàn)對以上兩個波段的高反射即低發(fā)射效果，通過多層疊加可以有效地提高以上兩個波段的反射率，進而降低其發(fā)射率。

本發(fā)明的紅外隱身材料具有以下優(yōu)點：1)具有中長波大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，實現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實現(xiàn)目標的降溫散熱；2)具有良好的雷達隱身兼容性，即可以幾乎無損的透過雷達波信號，因此相對于現(xiàn)有的金屬摻雜的紅外隱身涂料而言，更適合用于雷達罩類的窗口型目標表面，可以在不影響雷達信號傳輸?shù)那疤嵯?，更好地實現(xiàn)紅外隱身。

本發(fā)明根據(jù)紅外大氣窗口所在位置，采用具有雷達透波效果的紅外材料設(shè)計了對大氣窗口內(nèi)具有低發(fā)射率，實現(xiàn)紅外隱身的功能，大氣窗口外高發(fā)射率，實現(xiàn)目標的降溫散熱的紅外隱身材料。以ZnSe和YbF₃為基材，基于薄膜干涉理論，設(shè)計了多層一維準周期薄膜，并采用Essential Macleod軟件對所設(shè)計結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，最終完成了具有輻射可調(diào)控效果的紅外隱身材料的設(shè)計。

本發(fā)明優(yōu)選在基材表面采用離子束濺射方法制備多層紅外薄膜結(jié)構(gòu)層，通過調(diào)節(jié)不同折射率雷達透明光學材料的厚度以及層數(shù)可以有效地降低大氣透明窗口的中長波紅外發(fā)射率，同時實現(xiàn)大氣非透明窗口的高發(fā)射率輻射降溫效果。

本發(fā)明提供的智能材料包括與所述夾層相連通的透明溶液存儲器；所述透明溶液存儲器中的透明溶液優(yōu)選為蒸餾水或乙醇。

按照本發(fā)明，所述透明溶液存儲器與夾層優(yōu)選通過第一控制器相連通；第一控制器用于控制透明溶液存儲器中的透明溶液流入夾層中或關(guān)閉透明溶液存儲器與夾層的連通。

本發(fā)明提供的智能材料包括與所述夾層相連通的抽真空裝置；所述抽真空裝置用于抽取夾層中的空氣，從而使透明溶液注入夾層內(nèi)，通過調(diào)整不同折射率介質(zhì)的層厚，當中間層為空氣時，實現(xiàn)相應波段的相消干涉，從而降低其反射率，提高其透過率，當中間層溶液時，實現(xiàn)寬波段的相長干涉，從而降低透過率，提高其反射率。

通過改變玻璃層厚度h，選用不同介電常數(shù)和損耗的玻璃基材以及不同的夾層縫隙厚度可以實現(xiàn)不同的雷達波高透過區(qū)域，通過注入不同性質(zhì)的透明溶液，可以有效地實現(xiàn)雷達波隱身性能和調(diào)制雷達波隱身帶寬。

為了使本發(fā)明提供的智能材料實現(xiàn)循環(huán)對雷達波反射具有開光作用，優(yōu)選還包括所述夾層相連通的抽液裝置，用于將夾層中的透明溶液抽出來；所述抽液裝置優(yōu)選還與所述透明溶液存儲器相連通，從而使抽出來的透明溶液回到透明溶液存儲器中，實現(xiàn)循環(huán)使用。

本發(fā)明提供的智能材料優(yōu)選還包括與所述夾層相連通的空氣存儲器，使空氣可以注入到夾層中；所述空氣存儲器優(yōu)選還與所述抽真空裝置相連通，從而使空氣可以循環(huán)使用。

本發(fā)明提供的智能材料采用高可見光透明度的材料作為基材，將其設(shè)計成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實現(xiàn)對于雷達波的開關(guān)功能，同時由于基材及溶液均為可見光高透材料，因此該智能材料，無論在何種狀態(tài)下均可以實現(xiàn)可見光透明，該功能可以有效地實現(xiàn)飛機座艙等可見光窗口的智能雷達隱身。

本發(fā)明將透明基材設(shè)計成不同厚度的夾層結(jié)構(gòu)，通過在其夾層中，注入和抽取與基材不同介電常數(shù)的透明溶液，實現(xiàn)對于雷達波的開關(guān)功能，該功能可以有效地實現(xiàn)雷達罩等雷達透明窗口智能雷達隱身，在基材表面采用離子束蒸發(fā)工藝制備一維準周期結(jié)構(gòu)紅外隱身材料層，采用高低折射率差異明顯的兩種雷達透波材料做為基材，設(shè)計在中長波紅外大氣窗口內(nèi)具有低發(fā)射率效果，在大氣窗口外具有散熱降溫的高發(fā)射率效果的紅外隱身材料，同時紅外隱身材料還具有對雷達波無損透過的特性，從而實現(xiàn)雷達紅外一體化隱身的效果。

本發(fā)明還提供了一種上述智能材料在飛行裝置中的應用。

為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料進行詳細描述。

以下實施例中所用的試劑均為市售。

實施例1

以2mm厚的浮法玻璃作為基材；

采用蒸餾水作為透明溶液；

兩個基材之間夾層的厚度為1mm。

采用離子束濺射工藝在其中一個基材表面制備交替設(shè)置的YbF₃膜與ZnSe膜，最底層與最頂層均為YbF₃膜，多層膜的層數(shù)為33層，由最底層開始膜的厚度依次為0.97453μm，0.64834μm，0.39490μm，0.44593μm，0.43009μm，0.54081μm，1.10301μm，0.12082μm，0.66528μm，0.61058μm，0.90684μm，0.10666μm，0.83247μm，0.57832μm，0.7648μm，0.17861μm，0.81283μm，0.44699μm，1.91144μm，1.02709μm，0.68401μm，0.26756μm，0.50729μm，0.40487μm，1.026μm，0.05128μm，0.56253μm，1.24633μm，0.48934μm，0.44942μm，0.39864μm，0.29366μm，1.63612μm。

其中，圖1為實施例1提供的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料平板樣件圖。

圖2為實施例1提供的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料紅外波段發(fā)射率測試曲線圖；從圖2可以看出，該智能材料具有中長波紅外大氣窗口內(nèi)低發(fā)射率，大氣窗口外高發(fā)射率效果，可以有效地實現(xiàn)紅外隱身特性。

圖3為當夾層為空氣時，實施例1提供的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料對雷達波的透過率曲線圖；由圖3可以看出，該智能材料對于己方的電磁信號透過波段可以實現(xiàn)良好的透過效果。

圖4為當夾層中空氣被抽真空裝置抽空，注入蒸餾水之后的具有雷達紅外一體化隱身效果的智能材料對雷達波的透過率曲線圖；由圖4可以看出，該智能材料在需要隱身的狀態(tài)下，實現(xiàn)雷達波的超寬帶高強度隱身效果。

因此本發(fā)明采用簡單易行的方案實現(xiàn)了紅外與雷達一體化可調(diào)制可控智能隱身效果，為超寬譜段智能隱身提供了新的方案。