本发明属于红外/雷达兼容隐身材料领域,特别涉及一种具有分形结构的低频红外/雷达兼容隐身超材料制备方法。
背景技术:
1、红外隐身材料能够降低军事目标在红外波段的可探测性,从而提高目标的隐蔽性。材料通过控制目标的红外辐射特性,使其与周围环境的红外特征相匹配,减少被红外探测器发现的可能性。
2、雷达吸收材料(radar absorbing material,ram)或雷达隐身材料,主要用于减少物体对雷达波的反射,从而降低其在雷达上的可见性。这些材料通过将入射的雷达波能量转换成其他形式的能量(通常是热能)来实现吸收效果。
3、现代战争中,信息掌握极大程度地左右了战局走向,因此探测和隐身技术的加强尤为重要。随着多波段探测技术的快速发展,红外探测与雷达探测已成为目前最主要的两种探测手段,红外/雷达兼容隐身已然成为隐身材料技术中的研究热点。然而,现有隐身兼容材料普遍存在质重、厚度大、隐身频带窄、低频段吸波性能差等缺点,极大制约了探测技术的快速发展。
4、通常,兼容材料只有在雷达吸波反射损耗低于-10db,红外发射率低于0.3,才被认为在红外反射和雷达吸波上达到兼容效果,但由于红外与雷达的隐身机制截然相反,对完全冲突的机制实现协调兼容是红外/雷达兼容隐身材料研究的关键和难题,现有材料难以满足上述要求。
技术实现思路
1、对于上述现有技术不足,本发明提供一种具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料及其制备方法,用于解决低频波段雷达和红外波在薄厚度下兼容隐身的问题,能够拓宽材料在s-c低频波段反射损耗低于-10db的有效吸波带宽的同时,降低反射损耗,使红外发射率低于0.3,实现隐身兼容效果。
2、在第一方面上,根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,包括:
3、具有谢尔宾斯基方毯分形结构的雷达吸波涂层,所述雷达吸波涂层包括基板以及在所述基板上覆盖的吸波涂层,所述吸波涂层成型所述分形结构;
4、具有谢尔宾斯基方毯分形结构的红外隐身层,所述红外隐身层包括铝箔超表面,所述铝箔超表面成型所述分形结构;
5、所述红外隐身层设置在所述雷达吸波涂层之上。
6、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,所述雷达吸波涂层的所述吸波涂层成型一~三级的任一所述分形结构,所述红外隐身层的所述铝箔超表面成型一~三级的任一所述分形结构。
7、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,所述雷达吸波涂层的所述吸波涂层成型三级所述分形结构,所述红外隐身层的所述铝箔超表面成型三级所述分形结构。
8、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,所述分形结构由具有一定间隙的图形单元排列所得,其中:
9、所述一级分形结构成型为实心的第一正方形;
10、所述二级分形结构的图形单元成型为将所述一级分形结构的图形单元的实心的所述第一正方形划分为九个等长的实心的第二正方形并镂空所述第一正方形中位于中心的所述第二正方形;
11、所述三级分形结构的图形单元成型为将所述二级分形结构的图形单元的各实心的所述第二正方形划分为九个等长的实心的第三正方形,并镂空各所述第二正方形中位于中心的所述第三正方形。
12、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,所述红外隐身层贴敷于所述雷达吸波涂层的所述吸波涂层上。
13、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,在s-c低频波段的有效吸波带宽为1.42~2.29ghz,反射损耗为-16.9~-11.0db,红外发射率为<0.3。
14、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,红外发射率≥0.272。
15、根据本申请一些实施例记载的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,有效吸波带宽为2.29ghz,反射损耗为-16.9,红外发射率为0.272。
16、在第二方面上,根据本申请一些实施例记载的制备具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料的方法,包括
17、s100.制备具有谢尔宾斯基方毯分形结构的雷达吸波涂层;
18、s200.制备具有谢尔宾斯基方毯分形结构的红外隐身层;
19、s300.将所述红外隐身层设置在所述雷达吸波涂层之上。
20、根据本申请一些实施例记载的制备具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料的方法,其中,所述步骤s100.制备具有谢尔宾斯基方毯分形结构的雷达吸波涂层,包括如下步骤:
21、s110.在铝板涂覆吸波涂层,其中,吸波涂层由羰基铁粉与聚氨酯按照质量比(1~5):1混合制备所得;
22、s120.使用具有图形单元结构的模具压印所述吸波涂层,使所述分形结构的图形单元成型并形成图形单元间的间隙,在所述吸波涂层成型所述分形结构。
23、根据本申请一些实施例记载的制备具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料的方法,所述步骤s200.制备具有谢尔宾斯基方毯分形结构的红外隐身层,包括如下步骤:
24、s210.将铝箔贴覆在pc片上形成铝箔超表面;
25、s220.在所述铝箔超表面刻蚀,使所述分形结构的图形单元成型并形成图形单元间的间隙,在所述铝箔超表面成型所述分形结构。
26、根据本申请一些实施例记载的制备具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料的方法,其中,所述吸波涂层厚度为1.5~2.5mm,所述铝箔的厚度为0.04~0.08mm,所述pc片厚度为0.2mm,所述第一正方形为9mm×9mm的正方形,所述第二正方形为3mm×3mm的正方形,所述第三正方形为1mm×1mm的正方形。
27、本发明的有益效果:
28、在第一方面上,本发明的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,通过将雷达吸波涂层和红外隐身层设置为具有非整维数性和自适应性的谢尔宾斯基方毯分形结构,显著提高了兼容隐身材料在s-c低频波段的吸波性能,同时降低了雷达吸波涂层的密度,使雷达吸波涂层具有可拉伸、耐冲击、耐摩擦等性质的同时变得轻薄化。
29、在第二方面上,本发明的具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,通过增大底层雷达吸波涂层和顶层红外隐身层的分形级数,发现当质量、尺寸、厚度等一定的情况下,随着分形级数的提升,红外/雷达兼容越稳定,在s-c低频波段有效带宽越宽,反射损耗越小,红外发射率越低。雷达吸波涂层与红外隐身层分形级数均为3级时,所得隐身材料有最大有效吸波带宽2.29ghz,最小反射损耗-16.9db,最低红外发射率0.272。
1.一种具有分形结构的红外/雷达兼容隐身材料,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述材料,其特征在于,所述雷达吸波涂层的所述吸波涂层成型一~三级的任一所述分形结构,所述红外隐身层的所述铝箔超表面成型一~三级的任一所述分形结构。
3.根据权利要求2所述材料,其特征在于,所述雷达吸波涂层的所述吸波涂层成型三级所述分形结构,所述红外隐身层的所述铝箔超表面成型三级所述分形结构。
4.根据权利要求2或3所述材料,其特征在于,所述分形结构由具有一定间隙的图形单元排列所得,其中:
5.根据权利要求1所述材料,其特征在于,所述红外隐身层贴敷于所述雷达吸波涂层的所述吸波涂层上。
6.根据权利要求1所述的材料,其特征在于,在s-c低频波段的有效吸波带宽为1.42~2.29ghz,反射损耗为-16.9~-11.0db,红外发射率为<0.3;
7.制备权利要求1所述材料的方法,其特征在于,包括
8.根据权利要求7所述制备材料的方法,其特征在于,其中,所述步骤s100.制备具有谢尔宾斯基方毯分形结构的雷达吸波涂层,包括如下步骤:
9.根据权利要求7所述制备材料的方法,其特征在于,所述步骤s200.制备具有谢尔宾斯基方毯分形结构的红外隐身层,包括如下步骤:
10.根据权利要求1所述制备材料的方法,其特征在于,其中,所述吸波涂层厚度为1.5~2.5mm,所述铝箔的厚度为0.04~0.08mm,所述pc片厚度为0.2mm,所述第一正方形为9mm×9mm的正方形,所述第二正方形为3mm×3mm的正方形,所述第三正方形为1mm×1mm的正方形。