红外微波兼容隐身相变微胶囊及其制备方法和应用与流程

本发明属于磁吸收器及相变材料，具体涉及一种红外微波兼容隐身相变微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代电磁技术和光电子技术的快速发展，雷达、红外探测技术和精确制导武器不断更新完善，其目标识别能力、抗干扰能力、全天候作战能力和制导精度等有了极大提高，各类军事设施和武器装备收到了严重威胁。其中，红外探测依靠背景与目标温度不同导致的热辐射差异对目标进行搜索和判别，目标与背景环境温度差大于4℃即可被红外探测系统识别。为应对愈加复杂的战场环境，保障军事目标的安全，开发红外微波兼容隐身材料势在必行。然而，如何保证材料在红外、微波频段均具有优良隐身能力，实现低成本、大批量、大尺寸、复杂形状制备，降低红外微波兼容材料的应用壁垒，目前还存在许多问题。

2、对于一个工程目标，当在所处背景环境中热平衡时，表面有一稳定的温度称为真实温度，而红外侦察器材测得的温度是辐射温度，辐射温度与真实温度，可由下式转换：

3、

4、式中，t为真实温度；tr为辐射温度；ε为发射率。

5、红外伪装技术通过各种措施消除、降低或混淆目标真实的红外辐射特征，即让红外探测器接收错误的辐射温度，使其探测不到或识别不出目标，降低目标被打击概率。吸波材料通过吸入电磁波，并将电磁能转化为热能耗散，从而减少目标回波，减少目标的可探测信息特征，降低敌方探测系统发现目标的概率。现阶段大多数红外伪装材料通过降低目标发射率来降低目标红外辐射特征，与微波吸收要求的低反射率在电磁机理上存在矛盾。相变材料在相变过程中温度保持不变，不仅可以吸收环境热量，还能吸收吸波材料转换电磁波过程中产生的热量，维持温度稳定，利用其特性通过控制温度达到红外隐身的目的，可以避免同微波吸收在电磁特性上的矛盾，避免了对于实现红外微波兼容隐身具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种红外微波兼容隐身相变微胶囊及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是通过控制温度降低目标的红外辐射特征，使得该红外微波兼容隐身相变微胶囊不仅能干扰红外探测系统测得的辐射温度，同时具备一定吸波能力。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明提出的一种红外微波兼容隐身相变微胶囊，包括壁材和包裹于所述壁材内部的芯材；

3、所述壁材的组成为吸波材料改性三聚氰胺甲醛树脂，所述吸波材料改性三聚氰胺甲醛树脂包括吸波材料及三聚氰胺甲醛树脂，所述三聚氰胺甲醛树脂中甲醛和三聚氰胺的质量比为1∶(0.3-0.9)；

4、所述芯材为有机相变材料。

5、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊中，其中所述芯材与壁材的质量比为1∶(0.5～3)。

6、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊中，其中所述吸波材料选自铁氧体、碳纳米管(cnt)、还原氧化石墨烯(rgo)、膨胀石墨和碳化硅中的至少一种。

7、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊中，其中所述吸波材料与壁材的质量比为1∶(10～100)。

8、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊中，其中所述芯材选自液态石蜡、正十六烷、正十八烷、正二十烷、正十二醇和月桂酸中的至少一种。

9、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。本发明提出的一种红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法，包括以下步骤：

10、s1.壁材预聚物的制备

11、将吸波材料在去离子水中分散，得到吸波材料水分散体；将37％的甲醛溶液、三聚氰胺和水混合均匀，搅拌加热，之后恒温搅拌直到混合物变得透明；然后将吸波材料水分散体加入透明的混合物中，并将其ph值调节到8～9，之后在恒温搅拌下继续反应，合成壁材预聚物溶液；

12、s2.芯材的乳化

13、将乳化剂与去离子水充分混合，密封加热并保温，得到乳化剂水溶液；将芯材熔融并保温；然后将该乳化剂水溶液导入熔融的芯材中并达到平衡温度，得到混合物溶液；将该混合物溶液进行乳化，并将ph值调节至3～4，乳液冷却后维持恒温；

14、s3.相变微胶囊的制备

15、在400～800rpm的搅拌速率下，将壁材预聚物的溶液加入到步骤s2得到的乳液中，得到混合物体系，随后，将该混合物体系加热，进行预聚物的缩聚和交联反应，得到具有微胶囊的悬浮液；将该悬浮液在搅拌下冷却至室温，过滤分离，得到微胶囊粗品；之后将该微胶囊粗品洗涤，干燥，得到粉末状的所述红外微波兼容隐身相变微胶囊。

16、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s1中，所述37％的甲醛溶液∶三聚氰胺∶水∶吸波材料的质量比为1∶(0.3～0.8)∶(1.5～3.5)∶(0.01～0.1)。

17、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s1中，所述分散的方式为超声震荡；所述分散的时间为30～35分钟；所述ph值是通过50wt％的三乙醇胺调节的。

18、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s1中，将37％的甲醛溶液、三聚氰胺和水混合均匀，在300～500rpm的转速下加热至70～80℃，之后在300～500rpm，70～80℃下恒温搅拌直到混合物变得透明；所述继续反应的温度为70～80℃，转速为300～500rpm，时间为2～4h。

19、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s2中，所述芯材、乳化剂和去离子水的质量比为1∶(0.15～0.5)∶(5～10)。

20、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s2中，所述乳化剂选自苯乙烯马来酸酐、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和辛苯昔醇中的至少一种。

21、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s2中，所述密封加热至60～80℃并保温；所述熔融的转速为100～200rpm，温度为60～80℃；所述平衡温度为60～80℃；所述ph值是使用50wt％的柠檬酸水溶液以500rpm的搅拌速率进行调节的；所述乳化的转速为1600～2200rpm，时间为1～2h，所述乳液冷却至60～70℃。

22、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s3中，将该混合物体系加热至60～80℃，反应2小时以上。

23、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s3中，所述洗涤是通过70wt％的乙醇水溶液和去离子水交替洗涤微胶囊粗品至少3次进行的。

24、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s3中，所述干燥为真空干燥，干燥温度为40～60℃，时间为24～48小时，真空度为10-3～10-5pa。

25、优选地，前述的红外微波兼容隐身相变微胶囊的制备方法中，其中步骤s3中，所述红外微波兼容隐身相变微胶囊包括壁材和包裹于所述壁材内部的芯材；所述芯材与壁材的质量比为1∶(0.5～3)。

26、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。本发明提出的一种红外微波兼容隐身材料，所述红外微波兼容隐身材料包括上述的红外微波兼容隐身相变微胶囊；所述红外微波兼容隐身材料为可穿戴式红外隐身装备、伪装网或隐身涂层。

27、借由上述技术方案，本发明提供的红外微波兼容隐身相变微胶囊及其制备方法和应用，至少具有下列优点：

28、1、本发明提供的红外微波兼容隐身相变微胶囊，其从红外隐身机理出发，采用控温的方法，避免了电磁特性上的矛盾，降低了目标的红外特征。

29、2、本发明提供的红外微波兼容隐身相变微胶囊，其可以储存吸波材料吸收电磁波产生的热量，解决了吸波材料可能提高目标红外特征，增加暴露风险的问题。

30、3、本发明提供的红外微波兼容隐身相变微胶囊，其吸波材料与壁材结合形成吸波材料改性三聚氰胺甲醛树脂壁材，不仅可以增加相变微胶囊的吸波能力，还有助于提升红外隐身能力，如碳纳米管的添加可以增加相变微胶囊热导率和光热转换效率，对于维持目标的辐射温度稳定有重要意义。

31、4、本发明提供的红外微波兼容相变微胶囊的相变潜热介于107.6～196.5j/g之间，芯材相变温度介于5.8-55.4℃之间，最大反射损耗所处频率介于5.3～13.8ghz，大反射损耗介于-3.92～-28.4db之间。

32、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。