可用于红外隐身的纳米石墨薄膜热辐射调制器的研究

碳材料以重量轻、比表面积大、机械强度高、导电性好等特性在隐身技术领域有巨大的应用潜力。本文基于化学气相沉积方法，通过优化生长温度、降温速率和氢气流量制备出厚度为500～700nm、表面褶皱且具有高结晶度的石墨薄膜。进一步通过构建夹层结构的中红外热辐射调制器，研究了离子插入对纳米石墨薄膜红外热辐射性能的影响，发现在0～4V电压调控范围，通过电控制离子液体插入，石墨薄膜的红外发射率可以从0.38降低到0.06，且红外发射率调谐性能可逆。这种纳米石墨薄膜可以作为一种新型的智能热表面材料，用于复杂背景下的动态热伪装或红外隐身，同时其发射率可动态调谐的性能使其在辐射冷却、个人热管理和红外通信等方面也有巨大的潜在应用价值。     

光学薄膜的特性

本文研究介质薄膜的各种特性:折射率和吸收系数、光散射、结构、显微结构、密度、气体吸收、化学成分、均匀度、附着力、硬度和机械应力、环境影响。Ⅰ、前言适当地选择折射率、薄膜厚度和膜层数目,可以设计出各种通常是很复杂的光学薄膜,这种薄膜设计,要在工业上得以实现,是需要足够数量的高质量镀膜材料,经过处理之后,使薄膜有适当的复现特性。尽管在过去几年中材料科学和镀膜技术有显著的进展,但遗憾的是适合的材料数目仍然有限。单层薄膜的主要介质材料的基本光学性质的研究是 Hass     

超声速自由涡气动窗口剪切层光学性能的优化设计研究

在超声速自由旋涡气动窗口应用中，高能激光束实际上是透过超声速自由旋涡射流的剪切层输出的，激光束会受到剪切层的退化畸变。为了减少这种畸变，优化超声速剪切层光学性能，提出了超声速自由旋涡射流的压力匹配和折射率匹配剪切层的设计方法。提出了两种类型的折射率匹配剪切层的设计方法，讨论了其设计过程。这两种剪切层分别为按照某种比例混合的He／Ar混合气体作为自由旋涡射流的工作气体时的折射率匹配剪切层，以及选用加热到某个温度的干燥空气作为自由旋涡射流工作气体时的折射率匹配剪切层。     

多弧离子镀Cr/Cr2O3薄膜红外及可见光谱特性

采用多弧离子镀制备了具有不同色彩的Cr/Cr2O3薄膜,利用紫外-可见光分光光度计研究了薄膜在可见和红外波段的光谱特性,利用SEM进行薄膜表面结构和形貌的分析,利用四探针测阻仪测试了样品的方块电阻,利用红外发射率测量仪测试了样品的红外发射率。结果表明:Cr/Cr2O3薄膜具有丰富的色彩,在可见光区有明显的反射峰,可见光区光谱特性主要受膜厚的影响,方块电阻随膜厚增加而有变大,样品的红外发射率主要取决于金属层,平均红外发射率最小降至0.371。     

纳米隔热材料热辐射特性的理论计算

高温下纳米隔热材料内热辐射的影响将显著增强,其热辐射特性对热辐射传热有很大影响。为了认识高温纳米隔热材料的热辐射特性,采用Mie理论建立了掺杂纤维增韧剂和遮光剂的纳米隔热材料热辐射特性理论计算方法,编写了纳米隔热材料热辐射特性计算程序,对某纳米隔热材料的热辐射特性进行了理论研究,得到了光谱衰减系数、光谱散射反照率以及全光谱平均辐射特性参数及散射相函数。理论模拟结果表明:在3～9.5μm波长范围内,纳米隔热材料对热辐射具有强烈的衰减作用,对3～7μm的热辐射呈现强烈的散射特征,对7～9.5μm的热辐射,随波长增大散射特征逐渐减弱,对9.5μm的热辐射呈现较强的吸收特征。在300～1 300 K,该纳米隔热材料全光谱平均衰减系数>5×104 m-1,平均散射反照率>0.96,具有较强的前向散射特征,这些特征来源于遮光剂粒子,增韧剂影响很小。     

低发射率薄膜的红外隐身特性研究

利用磁控溅射法制备了氧化铟锡（ITO）、掺铝氧化锌（ZAO）、TiO2/Ag/TiO2纳米多层等三种透明的低发射率薄膜。研究了这些低发射率薄膜以及降低材料红外发射率对降低红外辐射强度和红外隐身所起的作用。结果表明：降低红外发射率可以有效地抑制由于温度升高所带来的附加红外辐射;低红外发射率薄膜在红外隐身中有潜在应用价值。     

可见光迷彩低红外发射率薄膜制备及其特性

采用多弧离子镀技术,在Al基底上制备了TiO2/TiN多层膜。通过控制基底材料的粗糙度使制备出的薄膜在可见波段具有非镜面反射效果。采用扫描电镜、红外辐射率测量仪、紫外-可见-近红外光光度计等测试手段对薄膜样品进行了表征。结果表明,采用多弧离子镀法在Al基底上制备了结合力良好、具有迷彩效果的低红外发射率薄膜。研究发现,随氧化层厚度增加,薄膜发射率趋向稳定(0.2左右)。薄膜电阻随氧化层厚度的变化无明显变化。     

气动加热下光学窗口传热特性的数值模拟

针对气动加热条件下光学窗口辐射导热耦合传热开展研究,以了解光学窗口的热辐射发射规律及热防护性能。采用有限体积法、蒙特卡罗法、谱带模型建立了具有镜反射界面的光学窗口辐射传输及辐射导热耦合传热计算模型,对具有两层SiO2玻璃的光学窗口传热特性进行了模拟。结果表明处于高温区玻璃向外发射热辐射,低温区玻璃吸收热辐射;除了加热面附近外的玻璃区域,辐射热流密度远大于导热热流密度,在2.9～4.2μm谱带内的辐射热流密度大于0.4～2.9μm谱带内的;在0.4～2.9μm谱带内,可见光波长内的出射辐射热流密度最小,中红外波长范围内出射辐射热流密度最大。在光学窗口总厚度一定的情况下,降低玻璃层厚度和玻璃夹层气体热导率能够有效降低光学窗口非加热面稳态温度。     

红外可见兼容隐身薄膜的制备与性能

采用多弧离子镀制备了多彩Al/TiNO(掺氮TiO2)薄膜,利用SEM观察了薄膜的表面、断面形貌,并测量了其膜厚.采用XRD研究了薄膜的相结构.利用紫外一可见分光光度计研究了TiNO膜的可见光谱特性,用红外比辐射率测量仪测量了样品的红外发射率.结果表明:在不改变Al箔在8～14 um波段低红外发射率的情况下,实现了其物理着色.所得薄膜为锐钛矿型TiO2结构,薄膜表面平整、致密,结合力较好.TiNO薄膜呈明显柱状生长,薄膜试样表面未出现明显缺陷,薄膜表面致密,柱状颗粒生长完好.TiNO薄膜的沉积速率达120 nm/min.     

双通道微波辐射计大气折射率剖面反演的神经网络算法

基于地基双通道微波辐射计（23．8GHz和31．65GHz）所测天顶方向的亮温测量数据和地面气象参数,给出了一种利用微波辐射测量反演大气折射率剖面的神经网络算法。利用青岛地区历史探空数据仿真的大气辐射亮温对神经网络进行了训练,回归得到了三段折射率剖面模型,并对利用实测亮温反演的大气折射率剖面与探空实测折射率剖面和模式剖面进行了比较分析,分析结果表明利用微波辐射计反演的折射率剖面与实测剖面间有很好的一致性,较三段折射率剖面模式具有更好的反演精度。