金属/聚氨酯红外低发射率复合涂层界面改性及性能研究
　　随着红外探测设备和红外制导武器的迅速发展,红外低发射率涂层(IRLEC)已经成为十分关注的话题,特别是由铜(Cu)填料和聚氨酯(PU)组成的金属/PU复合涂层在IRLEC领域有应用的潜力。然而,Cu/PU涂层较差的耐腐蚀性和力学性能是限制其应用的主要原因。在本文中,我们研究了界面改性对低发射率涂层腐蚀性能及力学性能的影响。并且,计算了IRLEC的寿命,为工程化提供可靠依据。 用γ氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)化学改性Cu粉表面提高Cu和PU高聚物之间的界面结合,得到了具有高耐腐蚀性能的红外低发射率Cu/PU涂层。由于KH550的加入使Cu和PU之间产生了明显的相互作用。一定合适的量的KH550有利于Cu的分散,在Cu和PU之间诱导产生了较强的化学界面结合,从而提高了Cu/PU涂层的耐腐蚀性能并且保持了较低的红外发射率,力学性能随着KH550的量增加而提高。 用KH550和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)协同作用改性Cu粉表面,KH550使Cu和PU之间产生了明显的相互作用,暗示了KH550能够改善Cu和PU之间的化学界面结合,而CTAB只能促进Cu和PU之间的物理结合。一定合适的量的KH550和CTAB的协同作用改善了Cu和PU之间的界面结合,有利于Cu的分散和降低Cu/PU涂层的孔隙率,从而提高了Cu/PU涂层的耐腐蚀性能并且保持了较低的红外发射率。经协同改性后Cu/PU涂层的力学性能明显提高。 采用球磨的方法用银(Ag)表面改性Cu,Ag均匀分布在Cu中,球磨后在Ag-Cu复合粉表面形成了油层,与有机相的相容性得到了改善,从而提高了涂层的耐腐蚀性能并且保持了较低的红外发射率。经过Ag表面改性后,球磨Ag-Cu/PU涂层的冲击强度保持不变,而球磨Ag@Cu/PU涂层的冲击强度比改性前较好。 铝(Al)取代Cu将Cu/PU界面改性为Al/PU界面,由于电导率随着Al含量的增加而增加,涂层的红外发射率明显降低。Al含量和力学性能之间呈现“U”型曲线,Al/PU复合涂层在40wt.%Al含量时具有良好的附着力和冲击强度。Al氧化生成的Al2O3不会牺牲PU本身的耐腐蚀性能,并且低发射率复合涂层表现出良好的耐腐蚀性。 青铜和环氧改性将Cu/PU界面改性为Cu-Sn/EPU界面,由于电导率随着青铜含量的增加而增加,涂层的红外发射率明显降低。青铜/EPU复合涂层在青铜含量低于50wt.%时具有良好的附着力和冲击强度,但是当青铜含量从50wt.%升高到60wt.%时涂层的力学性能下降。低发射率青铜/EPU复合涂层表现出良好的耐腐蚀性。通过比较青铜/EPU涂层、Cu/PU涂层、球磨Ag-Cu/PU涂层和Al/PU涂层,青铜含量为40wt.%的青铜/EPU涂层具有最佳的附着力、红外低发射率和良好的耐腐蚀性。 采用微结构-电化学模型预测了红外低发射率复合涂层在盐雾环境中的寿命。IRLEC在3.5wt.%NaCl溶液中收集的电化学数据作为基于机理的腐蚀模型的输入,从而预测涂层的寿命。为了检测计算结果,模型预测与盐雾测试结果进行了比较。该模型能够预测IRLEC的盐雾寿命,但在短时间对寿命预测不足,长时间过高预测。预测不足可能与聚合物对金属颜料颗粒的腐蚀保护有关。在较长时间模型过高预测可能与孔隙率的影响没有包括在这个简单的模型内有关。 IRLEC的力学性能随着加热温度的升高和时间的延长而下降,涂层的最高耐受温度为573K。采用Arrhenius关系计算了红外低发射率复合涂层在不同马赫数下冲击强度下降至某一水平的力学寿命。与观测数据相比,计算结果验证了模型预测的有效性。 IRLEC的发射率随着加热温度的升高和时间的延长而升高,涂层失效时的发射率随着马赫数的减小而升高。采用Arrhenius关系计算了红外低发射率复合涂层的耐盐水腐蚀寿命。计算结果与耐盐水实验的观测数据对比,验证了模型预测的有效性。 IRLEC的发射率随着耐湿热环境下加热温度的升高和时间的延长而升高。采用Arrhenius关系计算了红外低发射率复合涂层的耐湿热寿命。计算结果与湿热观测数据相比,验证了此模型预测的有效性。……
[关键词]：;;;;
[文献类型]：博士论文
[文献出处]：南京航空航天大学2011年
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万千书刊，个性订阅为什么金属材料的发射率（黑度）比非金属的小得多
端木哚哚_357
金属中具有自由电子,在吸收外来光中的光子能量之后发生跃迁,同时释放出能量,及形成所谓的反射光；而非金属中的晶格能较大,电子不能随意移动
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你可能喜欢含平行排列片状金属粒子红外低发射率涂层发射率建模--《电子科技大学》2015年硕士论文
含平行排列片状金属粒子红外低发射率涂层发射率建模
【摘要】：随着现代红外探测器件性能的不断突破,武器作战平台尤其是飞行器的红外隐身面临越来越严峻的挑战。红外低发射率涂层是降低物体红外辐射特征的重要措施之一,具体对飞行器应用背景来说,要求涂层在3~5和8~14μm红外窗口的发射率尽可能地低。红外低发射率涂层通常是树脂粘结剂和金属颜料颗粒组成的复合涂层,实验上发现含平行排列片状金属粒子的涂层发射率相比含球形金属粒子涂层发射率更低,且涂层发射率受颗粒的固含量、尺寸、涂层厚度和树脂吸收特性的影响,但是如何从理论上来预测涂层的发射率并解释上述因素对发射率的影响,一直以来缺乏准确、实用的模型。建立准确有效的低红外发射率仿真模型对加快该类材料研发进程具有重要的工程意义。本文的研究工作主要由以下两个部分构成:(1)垂直入射时,单个片状金属颗粒的电磁散射性质研究。对处在“光学谐振区”片状金属颜料颗粒,将颗粒总的散射分解为前向衍射项、背向反射项和边缘效应项三部分,其核心是跟颗粒粒径相关的边缘效应的引入。针对反射项和边缘效应项的不同处理方式,建立了两个版本的拓展几何光学模型,其中衍射项都按Fraunhofer圆孔衍射公式处理,不同之处在于第一个版本的拓展几何光学模型假设反射项和边缘效应项只对后向180°散射有贡献;而第二个版本的拓展几何光学模型则将反射项考虑为在后半球空间具有跟前半球衍射项相同的角度分布,而边缘项被考虑成前后半球散射能量相等且也与衍射具有相同的角度分布。(2)建立了含平行排列片状金属粒子低发射率涂层发射率公式。应用完整辐射传输方程的两种简化形式—Kubelka-Munk理论(结合第一个版本拓展几何光学模型)和六能流理论(结合第二个版本拓展几何光学模型),分别建立了涂层的发射率公式并详细讨论了铝粉含量、尺寸、厚度、涂层厚度和树脂吸收特性等因素对发射率的影响规律。最后将仿真和实验发射率光谱结果进行对比,验证了模型的有效性。值得指出的是,利用六能流理论结合第二个版本的拓展几何光学理论第一次成功地解释了涂层发射率随铝粉尺寸增大而降低的规律。
【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：V218;TN215【目录】：
摘要5-6ABSTRACT6-11第一章 绪论11-20 1.1 引言11-12 1.2 红外隐身基本原理12-16
1.2.1 红外探测技术原理12-13
1.2.2 红外隐身基本原理13-15
1.2.3 低红外发射率材料15-16 1.3 国内外研究现状16-17 1.4 低红外发射率材料发射率建模存在的问题17-18 1.5 本论文的主要内容及结构安排18-20第二章 散射理论基础20-34 2.1 散射的物理机制20-21 2.2 光散射理论的主要分类21
2.2.1 弹性光散射21
2.2.2 非弹性散射21
2.2.3 相关散射和非相关散射21 2.3 散射相关的基本物理量21-22
2.3.1 单个颗粒的散射截面和散射系数21-22
2.3.2 单个颗粒吸收截面和吸收效率22
2.3.3 单个颗粒消光截面和消光效率22 2.4 电磁波的偏振特性22-25
2.4.1 光散射波的矢量描述23-24
2.4.2 Stokes参数24-25
2.4.3 转换矩阵F25 2.5 Mie散射理论25-28
2.5.1 Mie散射系数表达式25-26
2.5.2 Mie散射偏振特性26-27
2.5.3 球形粒子的系数27
2.5.4 Mie散射算法27-28 2.6 Rayleigh散射28-31
2.6.1 Rayleigh散射波的偏振特性29-30
2.6.2 Rayleigh散射粒子的散射效率30-31 2.7 衍射散射31-32
2.7.1 反射和折射31
2.7.2 衍射31
2.7.3 衍射基本理论31-32
2.7.3.1 Babinet原理31-32
2.7.3.2 消光佯谬32
2.7.3.3 圆孔衍射32 2.8 本章小结32-34第三章 单个片状粒子散射性质研究34-53 3.1 引言34-35 3.2 计算不规则粒子散射性质的数值方法35-43
3.2.1 T矩阵法35-37
3.2.2 离散偶极子法37-39
3.2.3 时域有限差分法39-42
3.2.4 其他数值方法42-43
3.2.5 小结43 3.3 垂直入射时片状金属颗粒的电磁散射性质43-52
3.3.1 第一种散射模型的衍射效应项 σdif47
3.3.2 第一种散射模型的反射效应项 σref47-48
3.3.3 第一种散射模型的边缘效应项 σedge48-49
3.3.4 第二种散射模型的衍射效应项 σdif49-50
3.3.5 第二种散射模型的反射效应项 σref50
3.3.6 第二种散射模型的边缘效应项 σedge50-52 3.4 小结52-53第四章 含平行排列片状金属粒子涂层发射率理论建模53-69 4.1 计算红外辐射传播的辐射传输理论54-55 4.2 Kubelka-Munk理论计算涂层发射率55-62
4.2.1 Kubelka-Munk理论基本框架55-57
4.2.2 发射率公式中参数的计算57-58
4.2.2.1 边界反射系数Re和Ri的计算57
4.2.2.2 S和K的计算57-58
4.2.3 结果与讨论58-62 4.3 六能流理论计算涂层发射率62-68
4.3.1 六能流理论基本框架62-63
4.3.2 公式中参数的计算63-64
4.3.2.1 反射系数Re和Ri的计算63
4.3.2.2 Sb、St和K的计算63-64
4.3.3 结果与讨论64-68 4.4 小结68-69第五章 总结与展望69-71 5.1 总结69 5.2 未来展望69-71致谢71-72参考文献72-76攻读硕士学位期间取得的成果76-77
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【参考文献】
中国期刊全文数据库
高颂;乐洪宇;;[J];舰船电子工程;2010年10期
王亚伟;卜敏;崔青义;洪云;吴大建;蔡兰;;[J];中国激光;2006年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
王海华;孙贤明;申晋;刘伟;;[J];光散射学报;2011年02期
李佩青;田英;曹嘉峰;陈婷婷;熊继军;丑修建;;[J];传感器与微系统;2013年10期
洪泽华;张学进;陆志沣;赖鹏;张励;;[J];电子技术;2014年08期
张洋;;[J];国外电子测量技术;2015年01期
赵新龙;赵竞;;[J];红外;2012年06期
王亚伟;韩广才;刘莹;程晓农;Frank W;[J];中国激光;2007年12期
王亚伟;韩广才;刘莹;程晓农;Frank W;[J];中国激光;2009年06期
王成;方宝英;蔡文杰;徐安成;陈芸;李延;魏勋斌;;[J];中国激光;2009年10期
卜敏;王亚伟;金卫凤;岳去畏;姜守望;陈馀娇;徐媛媛;;[J];中国激光;2011年11期
徐媛媛;王亚伟;金卫凤;姜守望;岳去畏;卜敏;尚学府;吕翠红;;[J];中国激光;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库
孙贤明;王海华;申晋;刘伟;;[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
孙贤明;王海华;申晋;刘伟;;[A];第十八届十三省市光学学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库
李进;[D];中国科学技术大学;2011年
林晓钢;[D];重庆大学;2008年
薛亮;[D];南京理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库
蒲彦钧;[D];华南理工大学;2011年
何亮;[D];安徽理工大学;2011年
崔青义;[D];江苏大学;2008年
张钰羚;[D];重庆大学;2012年
赵田欣;[D];北京林业大学;2013年
张小明;[D];重庆大学;2013年
王笃功;[D];南京航空航天大学;2014年
曹小丽;[D];安徽理工大学;2015年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
王自荣,孙晓泉;[J];表面技术;2004年06期
孟新强;[J];飞航导弹;2005年06期
王亚伟,吴大建;[J];光学学报;2003年10期
吴大建;王亚伟;韩广才;;[J];光学学报;2005年12期
韦第升;王小群;杜善义;;[J];航空学报;2009年12期
王亚伟,蔡兰,吴大建;[J];中国激光;2005年09期
谢国华,吴瑞彬,吴伶芝,张佐光;[J];宇航材料工艺;2001年04期
钱海霞,熊惟皓;[J];宇航材料工艺;2002年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库
张宪华;;[J];华通技术;2007年Z1期
赵爱波;;[J];今日工程机械;2012年08期
宋砚玉;[J];航空精密制造技术;1995年02期
方向生;刘伟庭;陈裕泉;潘敏;郭淼;;[J];浙江大学学报(工学版);2009年05期
;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库
范宇鹏;;[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库
葛进;[N];科技日报;2008年
中国硕士学位论文全文数据库
徐林煦;[D];哈尔滨工业大学;2015年
陈帅;[D];电子科技大学;2015年
闫月荣;[D];苏州大学;2006年
樊书晓;[D];长春理工大学;2014年
宋宛营;[D];长春理工大学;2013年
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