一种红外隐身涂料及其制备方法与成膜方法技术

一种红外隐身涂料及其制备方法与成膜方法，红外隐身涂料包括：银纳米线、透明有机物、分散剂和/或着色填料，其中，银纳米线分散液的浓度为1～60mg/mL，其对应的分散剂为水或异丙醇，透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4‑甲基戊烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯以及聚苯乙烯酯中的一种，不同的透明有机物对应不同的分散剂，透明有机物分散液的质量分数为4％～50％，分散剂为有机溶剂和/或无机溶剂，着色填料为无机金属氧化物，其选自酞青绿、Cr2O3、Fe2O3、NiO中的一种及以上。本公开中的红外隐身涂料可见光透过率高、红外反射率高且红外发射率低，具有显著的隐身效果。

An Infrared Stealth Coating and Its Preparation Method and Film Forming Method

【技术实现步骤摘要】
一种红外隐身涂料及其制备方法与成膜方法
本公开涉及红外隐身材料领域，具体地，涉及一种红外隐身涂料及其制备方法与成膜方法。
技术介绍
红外辐射在大气中尤其在8～14μm波段具有较高的透过率，在这个波段物体会具有明显的红外特征。通过降低目标的红外辐射特性，降低被探测目标与复杂环境之间的红外辐射特性差异，可以使探测系统难以发现或者使探测系统探测效果降低。由斯蒂芬-玻尔兹曼定律可知物体的红外辐射能主要取决于物体表面温度以及其红外发射率，并且高温环境下，目标物体表面温度是影响其红外辐射度的主要因素，低温环境下，目标物体表面红外发射率是影响其红外辐射度的关键因素。因此，实现红外隐身最有效的途径是：控制目标的表面温度，使得被探测目标与周围环境之间的温差尽可能小；或者利用红外隐身涂层来调节物体表面的发射率，使目标与背景间的红外辐射反差尽可能小。若缩小目标与背景的温差，需要采用一种有效的隔热材料，可以使用具有多孔结构的材料，因此，一般而言需要降低被探测目标的红外发射率。目前，可以通过增强涂层反射率或者增强涂层透过率来获得低发射率的伪装涂层，主要有以下几种方法：涂层中掺入金属箔片或者增加金属薄膜层；加入半导体填料。通过加入金属箔片或者金属薄膜层主要是利用金属的强反射，但增加了对可见光和雷达波的反射；而加入半导体填料降低的涂层发射率有限。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供的红外隐身涂料及其制备方法与成膜方法，至少部分地解决以上技术问题。(二)技术方案本公开提供了一种红外隐身涂料，包括：银纳米线、透明有机物、分散剂和/或着色填料，其中，所述透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯以及聚苯乙烯酯中的一种，所述着色填料为无机金属氧化物，所述分散剂为有机溶剂和/或无机溶剂。可选地，所述银纳米线的直径为5～100nm，长度为5～50μm。可选地，所述分散剂包括所述银纳米线对应的分散剂和所述透明有机物对应的分散剂，所述银纳米线与其对应的分散剂组成的分散液的浓度为1～60mg/mL，所述透明有机物与其对应的分散剂组成的分散液的质量分数为4％～50％。可选地，所述银纳米线对应的分散剂为水以及异丙醇中的一种，所述透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯时，其对应的分散剂为苯甲醚，所述透明有机物为聚4-甲基戊烯时，其对应的分散剂为环己烷以及三氯乙烯中的一种及以上，所述透明有机物为聚氨酯时，其对应的分散剂为水以及四氢呋喃中的一种。可选地，所述着色填料为酞青绿、Cr2O3、Fe2O3、NiO中的一种及以上。本公开还提供了一种红外隐身涂料的制备方法，包括：S1，制备银纳米线分散液；S2，制备透明有机物分散液，其中，透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯以及聚苯乙烯酯中的一种；S3，利用球磨法制备着色填料，所述着色填料为无机金属氧化物；S4，将所述银纳米线分散液、透明有机物分散液和着色填料进行混合。可选地，利用多元醇法或电化学法制备所述银纳米线分散液，所述银纳米线分散液的浓度为1～60mg/mL。可选地，所述透明有机物分散液的质量分数为4％～50％，所述透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯时，所述透明有机物分散液中的分散剂为苯甲醚，所述透明有机物为聚4-甲基戊烯时，所述透明有机物分散液中的分散剂为环己烷以及三氯乙烯中的一种及以上，所述透明有机物为聚氨酯时，所述透明有机物分散液中的分散剂为水以及四氢呋喃中的一种。可选地，所述着色填料为酞青绿、Cr2O3、Fe2O3、NiO中的一种及以上，所述步骤S3包括：将体积比为1∶1∶1.5的所述着色填料、无水乙醇以及磨球混合进行球磨处理，球磨速度为200～1000r/min，球磨时间为1～20h；取出所述磨球，过滤无水乙醇；对所述着色填料进行恒温干燥，干燥温度为50～150℃，干燥时间为10～24h。本公开还提供了一种成膜方法，包括：在目标物体上涂覆上述红外隐身涂料；对涂覆后的所述目标物体进行干燥，干燥温度小于60℃，干燥时间为24～72h。(三)有益效果本公开提供的红外隐身涂料及其制备方法与成膜方法，具有以下有益效果：(1)将纳米银线以及着色填料均匀分布于透明聚合物材料构成的基体中，使得形成的红外隐身涂料可见光透过率高、红外反射率高且红外发射率低，具有显著的隐身效果；(2)本公开提供的涂料使用方便，既可直接涂覆在目标物体上，也可制备成柔性薄膜，并且有多种涂覆方式可以使用，成膜性非常好。附图说明图1示意性示出了本公开实施例提供的红外隐身涂料的制备方法的流程图。图2示意性示出了本公开实施例提供的红外隐身涂料的成膜方法的流程图。图3示意性示出了本公开实施例提供的聚甲基丙烯酸甲酯基体形成的红外隐身涂料的扫描电镜图。具体实施方式为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开的第一实施例提供了一种红外隐身涂料，包括：银纳米线、透明有机物、分散剂和/或着色涂料，分散剂包括银纳米线对应的分散剂和透明有机物对应的分散剂，红外隐身涂料的分散剂既包含银纳米线对应的分散剂(该分散剂为有机溶剂或无机溶剂)，也包含透明有机物对应的分散剂(该分散剂为有机溶剂或无机溶剂)。此外，红外隐身涂料中既可以包含有着色填料，也可以不包含着色填料。银纳米线是指以银为材料形成的在横向尺寸上被限制在100nm以下(纵向没有限制)的一维结构，例如长径比大于1000。银纳米线本身具有优异的透光性，它的高长径比有利于在低辐射涂料中形成高性能的网络状结构，由于等离子激元效应，使可见光透过率大大增加。本公开实施例中，银纳米线的直径为5～100nm，长度为5～50μm，其对应的分散剂选用水或异丙醇，银纳米线和其对应的分散剂混合而成的银纳米线分散液的浓度为1～60mg/mL。透明有机物为高透性有机物，指代透光度较好的有机物材料，例如在可见光中透光度在90％以上的有机物材料，本领域技术人员可根据实际需求选择特定透光度的有机物材料作为本公开的透明有机物。在本公开实施例中，透明有机物选自聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethacrylate)，PMMA)、聚4-甲基戊烯(poly(4-methylpentene)，TPX)、聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate，PET)、聚氨酯(Polyurethane，PU)以及聚苯乙烯酯(Polystyrene，PS)中的一种。透明有机物的种类不同，其对应的分散剂也不同，具体地，透明有机物为PMMA时，选用有机溶剂苯甲醚作为分散剂；透明有机物为TPX时，选用有机溶剂环己烷和/或三氯乙烯作为分散剂，即分散剂为环己烷或三氯乙烯或二者结合；透明有机物为PU时，选用无机溶剂水或四氢呋喃作为分散剂。透明有机物和其对应的分散剂混合而成的透明有机物分散液的质量分数为4％～50％。着色填料为无机金属氧化物，其选自酞青绿、Cr2O3、Fe2O3、NiO中的一种及以上。不同体积分数的银纳米线、透明有机物、着色填料和分散剂对应的红外隐身性能(即发射率)会有所差别。例如，当银纳米线、透明有机物、无机溶剂和着色填料的体积比例为1∶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外隐身涂料，包括：银纳米线、透明有机物、分散剂和/或着色填料，其中，所述透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4‑甲基戊烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯以及聚苯乙烯酯中的一种，所述着色填料为无机金属氧化物，所述分散剂为有机溶剂和/或无机溶剂。

【技术特征摘要】
1.一种红外隐身涂料，包括：银纳米线、透明有机物、分散剂和/或着色填料，其中，所述透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯以及聚苯乙烯酯中的一种，所述着色填料为无机金属氧化物，所述分散剂为有机溶剂和/或无机溶剂。2.根据权利要求1所述的红外隐身涂料，其中，所述银纳米线的直径为5～100nm，长度为5～50μm。3.根据权利要求1所述的红外隐身涂料，其中，所述分散剂包括所述银纳米线对应的分散剂和所述透明有机物对应的分散剂，所述银纳米线与其对应的分散剂组成的分散液的浓度为1～60mg/mL，所述透明有机物与其对应的分散剂组成的分散液的质量分数为4％～50％。4.根据权利要求3所述的红外隐身涂料，其中，所述银纳米线对应的分散剂为水以及异丙醇中的一种，所述透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯时，其对应的分散剂为苯甲醚，所述透明有机物为聚4-甲基戊烯时，其对应的分散剂为环己烷以及三氯乙烯中的一种及以上，所述透明有机物为聚氨酯时，其对应的分散剂为水以及四氢呋喃中的一种。5.根据权利要求1所述的红外隐身涂料，其中，所述着色填料为酞青绿、Cr2O3、Fe2O3、NiO中的一种及以上。6.一种红外隐身涂料的制备方法，包括：S1，制备银纳米线分散液；S2，制备透明有机物分散液，其中，透明有机物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航，高殷，李涛，王子曼，陈哲，杨明，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11