一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜

技术领域

本发明涉及晶体超材料技术领域，特别是涉及一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜。

背景技术

红外探测技术能够有效提高目标的探测识别能力，并且能够克服不良气候条件、低能见度等因素对目标侦察带来的影响，随着红外探测技术以及红外制导武器的不断发展，飞机、坦克、导弹等重要军事目标的红外防护要求也在不断提高。因此以降低目标红外辐射强度和削弱敌方探测效能为宗旨的红外隐身技术受到了各军事强国的重视，目前红外隐身的具体措施包括改进热结构设计，对主要发热部件进行强制冷却，表面涂覆红外隐身材料，使用红外伪装和遮蔽等。

大型飞机在飞行状态中，其发动机的尾部具有非常明显的红外特征，而目前针对这一部位的红外伪装防护与雷达隐身并没有行之有效的方法。传统的喷涂式红外伪装材料存在不耐高温、反射雷达波、易于脱落等缺点。

为此，提出一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，包括：

高折射率材料层，所述高折射率材料层设有若干；

低折射率材料层，所述低折射率材料层设有若干；若干所述高折射率材料层和若干所述低折射率材料层交替固接；

基底层，所述基底层固接在位于底部的所述高折射率材料层的底面；所述基底层用于与发动机的连接；

其中，所述高折射率材料层采用Ge；所述基底层和若干所述低折射率材料层均采用耐高温的非金属材料；所述高折射率材料层的数量比所述低折射率材料层的数量多一层。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，若干所述高折射率材料层、若干所述低折射率材料层、所述基底层采用真空电子束蒸镀法镀制在高温发动机的表面。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，所述真空电子束蒸镀法使用镀膜机进行制备。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，若干所述高折射率材料层、若干所述低折射率材料层、所述基底层的整体厚度小于0.2mm。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，所述的高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜的膜系结构表示为：

{Sub|4A15|Air}，其中A1和A2分别表示厚度不同的所述高折射率材料层；B1和B2分别表示厚度不同的所述低折射率材料层；Sub表示所述基底层。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，所述A1表示的所述高折射率材料层的厚度采用675nm；

所述A2表示的所述高折射率材料层的厚度采用240nm。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，所述B1表示的所述低折射率材料层的厚度采用1250nm；

所述B1表示的所述低折射率材料层的厚度采用440nm。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，所述基底层采用聚丙烯腈。

根据本发明提供的一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，所述低折射率材料层采用ZnSe。

本发明公开了以下技术效果：

本发明的薄膜采用若干高折射率材料层、若干低折射率材料层交替设置，高折射率材料层采用Ge；所述基底层和若干所述低折射率材料层均采用耐高温的非金属材料；具有多种特定成分和多层特定结构的材料，薄膜具有防水、防风、耐盐雾、耐盐碱的特点，镀制在金属表面后，与金属形成一个整体，不易脱落；

本发明的高折射率材料层采用Ge；基底层和若干低折射率材料层均采用耐高温的非金属材料，不会反射雷达波；采用的材料均是耐高温的材料，镀制在发动机表面后，能够耐受发动机尾部的温度；能够有效遮蔽红外特征，降低被红外探测设备发现的概率；解决了发动机尾部红外隐身难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜的结构示意图；

图2为本发明的反射光谱曲线图；

图3为傅里叶变换红外光谱仪测量本发明的反射光谱曲线图；

其中，1、基底层；2、高折射率材料层；3、低折射率材料层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-3，本发明提供一种高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜，包括：

高折射率材料层2，高折射率材料层2设有若干；

低折射率材料层3，低折射率材料层3设有若干；若干高折射率材料层2和若干低折射率材料层3交替固接；

基底层1，基底层1固接在位于底部的高折射率材料层2的底面；基底层1用于与发动机的连接；

其中，高折射率材料层2采用Ge；基底层1和若干低折射率材料层3均采用耐高温的非金属材料；高折射率材料层2的数量比低折射率材料层3的数量多一层；

如此设置，本发明的薄膜采用若干高折射率材料层2、若干低折射率材料层3交替设置，高折射率材料层2采用Ge；所述基底层1和若干所述低折射率材料层3均采用耐高温的非金属材料；具有多种特定成分和多层特定结构的材料，薄膜具有防水、防风、耐盐雾、耐盐碱的特点，镀制在金属表面后，与金属形成一个整体，不易脱落；

本发明的高折射率材料层2采用Ge；基底层1和若干低折射率材料层3均采用耐高温的非金属材料，不会反射雷达波；采用的材料均是耐高温的材料，镀制在发动机表面后，能够耐受发动机尾部的温度；能够有效遮蔽红外特征，降低被红外探测设备发现的概率；解决了发动机尾部红外隐身难题。

进一步优化方案，若干高折射率材料层2、若干低折射率材料层3、基底层1采用真空电子束蒸镀法镀制在高温发动机的表面。

进一步优化方案，真空电子束蒸镀法使用镀膜机进行制备。

进一步优化方案，若干高折射率材料层2、若干低折射率材料层3、基底层1的整体厚度小于0.2mm。

进一步优化方案，高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜的膜系结构表示为：

{Sub|A1B14A1B2A25|Air}，其中A1和A2分别表示厚度不同的高折射率材料层2；B1和B2分别表示厚度不同的低折射率材料层3；Sub表示基底层1；

本发明的高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜的膜系结构根据传输矩阵法和异质结构法进行设计；膜系结构的厚度首先根据TFC软件仿真得到一个基本的膜系厚度，然后再实验制得样品，扫描电镜得到样品横切面的厚度，再根据所设计的模系厚度进行修正，直至所镀制的膜系厚度跟设计的膜系厚度基本一致。

进一步优化方案，A1表示的高折射率材料层2的厚度采用675nm；

A2表示的高折射率材料层2的厚度采用240nm。

进一步优化方案，B1表示的低折射率材料层3的厚度采用1250nm；

B1表示的低折射率材料层3的厚度采用440nm。

进一步优化方案，基底层1采用聚丙烯腈。

进一步优化方案，低折射率材料层3采用ZnSe；基底层1、高折射率材料层2、低折射率材料层3均耐高温的材料，能耐受650℃左右的高温，镀制在发动机表面后，其能够耐受发动机尾部的温度；在高温火焰的喷射下，发动机尾部温度可以达到600℃左右，其表面一般会涂覆一层吸波材料，而在吸波材料的基础上，镀制一层光子晶体材料，能够有效遮蔽红外特征，降低被红外探测设备发现的概率。

本发明通过理论计算，得到高温发动机的红外与雷达隐身用晶体超材料薄膜的反射光谱曲线如图2所示，从反射光谱曲线可以得出，该晶体超材料薄膜在3～5μm波段的平均光谱反射率为0.92，在8～14μm。波段的平均光谱反射率为0.94。由于该晶体超材料薄膜在中、远红外波段具有高反射率，所以理论上该薄膜具有良好中远红外隐身效果。

用傅里叶变换红外光谱仪测量所制备的晶体超材料薄膜的反射光谱曲线，结果如图3所示。从反射光谱曲线可以得出，该光晶体超材料薄膜在3～5μm波段实际的平均光谱反射率为0.83，在8～14μm波段实际的平均光谱反射率为0.76，与理论设计值相近。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，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做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。