红外热成像仿真假目标技术用微胶囊相变材料的研制

当前伪装技术和装备面临各种高技术侦察探测和精确制导的威胁和挑战,而地面目标伪装中仍存在着许多不足和难题,发展仿真假目标技术成为当前十分迫切的要求。红外热成像仿真示假是高性能假目标的关键技术和难点,目前国内外都没有很好地解决这一难题。本文研制一种新型的红外热成像假目标技术,该技术利用相变材料的相变潜热及其温度调控来模拟真目标的红外热特征及其变化过程,从而实现红外热成像仿真示假。 选用石蜡作为芯材,采用两种不同的微胶囊化工艺(脲—甲醛原位聚合法和明胶—阿拉伯树胶复凝聚法)成功研制出石蜡微胶囊相变材料,并对影响微胶囊性能的因素进行了系统地研究,最终制得性能优良的微胶囊,其石蜡含量达到50%～60%,最高耐受温度50～180℃,相变潜热150～170J/g,能耐受100次以上的相变循环过程。对两种微胶囊化工艺进行了比较,得出两种工艺的不同适用范围。自行设计了测定脲醛树脂微胶囊芯材含量的新方法,比原有的测定方法操作更简单、更方便。 采用氧化和接枝两种方法对石蜡进行化学改性,以拓宽石蜡的相变温度范围和提高其相变潜热。通过对两科,方法反应机理和反应影响因素实验的研究,优化了反应条件,成功地拓宽了石蜡的相变温度,其相变潜热提高10%～40%。研究总结出改性石蜡相变温度和潜热与其分子结构的关系,为进一步提高石蜡的相变温度和潜热提供理论指导,这一方面的工作及成果未见文献报道。 根据相变材料的吸热和放热特点,建立了相变材料的一维传热理论模型。该模型成功模拟了室内条件下相变材料放热时表面温度的变化,具有很高的准确度,为相交微胶囊在红外热成像仿真示假上的应用提供了理论指导和依据。这一工作未见文献报道,具有创新性。 对微胶囊的成型方式进行了初步研究,实验尝试了微胶囊涂层法、分隔装填法和胶粘剂压制法,并制作了简易的相变微胶囊热模块和热红外遮障。 实验测试了相变微胶囊热模块的红外热成像示假效果和相变微胶囊涂层的热红外逃蔽的效果,说明相变微胶囊既能够有效地模拟真目标的红外热特征,也能有效地遮蔽目标的红外热特征,具有红外隐真—示假的双重功能。