李广德，刘东青，王义，程海峰，罗志坚

0引言

现代战争中，随着红外探测技术的不断发展，使武器装备的热红外伪装变得越来越困难，其生存和安全受到严重威胁，因此研究热红外伪装技术受到了世界各国军事科学家的高度重视。热红外伪装技术是一种交叉学科技术，通过材料科学、色彩学、光学等各种学科的综合运用，调控目标的热红外辐射特征，使目标与背景的热红外辐射特征相融合，减小其被红外探测设备发现的概率，或者缩短侦查距离来提高目标的战场生存能力。本文针对武器装备的热红外伪装需求，介绍热红外伪装技术原理，重点阐述热红外伪装技术几种实现方式的研究现状和进展。

1热红外伪装技术原理

根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律和实际物体的发射率定义可知，对于发射率为ε的实际物体，其在单位表面积上向半球空间辐射出的总辐射力为:

式中:ε为物体的发射率;δ为玻尔兹曼常数;T为物体的热力学温度。

根据公式(1)可知，物体对外辐射的能力不仅与物体的温度有关，还与物体的发射率有关。由于一般军事目标的辐射都强于背景，为了降低目标与背景的辐射对比度，达到伪装效果，需要减小目标表面的温度和发射率。但是温度和发射率在不同的条件下对辐射力的影响是不同的:高温情况下，温度是主要影响因素;低温情况下，发射率是主要影响因素。

2热红外伪装涂料技术

涂料技术作为一种常见的材料技术，在诸多方面优势明显，因此受到各国的高度重视，是热红外伪装技术研究的重点领域。为了降低目标的红外辐射能量，热红外伪装涂料一般是选用低发射率的涂料，主要由低发射率的颜料(或填料)、粘合剂以及其他功能性助剂组成。同时对热红外伪装涂料还有低太阳吸收率和隔热能力的要求，这样是为了避免目标表面因吸收太阳辐射的热量而升温，并防止目标内部有过多的热量辐射出去。

2.1 颜料的研究现状

目前各国的伪装涂料研究方向集中在功能颜料和粘合剂上面。功能颜料是伪装涂料的重要组成部分，其主要特征是具有低发射率。伪装涂料中的功能颜料主要分为有机和无机两大类。有机颜料，如酞青蓝等，因为复杂的官能团结构，一般在6~11um的波段范围内有明显的吸收峰，同时耐老化性能差，所以很少使用。无机颜料因具有遮盖力好、耐光性好、不易分解和耐高温等诸多优点，在伪装涂料中应用较多。无机颜料一般包括:金属颜料、半导体颜料、着色颜料等。

有研究表明，不透明体的反射率越高，其发射率越低。金属颜料具有优良的红外反射性能，因此，金属颜料是伪装涂料中最常用的颜料种类。目前Cu、Al、Ag、Au、Zn等金属颜料常用在红外伪装涂料中。影响金属颜料发射率的主要因素有粒子的含量、形态、尺寸大小等。沐磊等总结了金属颜料的粒子形态、尺寸和含量对红外波段发射率的影响。认为金属颜料粒子应优选鳞片状形状，而且具有一定的含量范围，超过含量后，不仅对发射率的调节作用不大，反而会导致涂料无法成型。徐国跃等为了研究铜粉尺寸、形状、漂浮性、用量等对涂层红外发射率的影响，制备了一系列的低红外发射率涂料。经过大量的研究发现，铜粉含量对涂层的发射率有较大影响:铜粉含量从10%增加到50%时，涂层发射率从大于0.8降低到小于0.2。铜粉的漂浮性和用量对涂层的红外发射率影响最大，因为漂浮性和用量能够减小涂层表面的空隙率，使涂层的有效反射层减少，从而有利于红外发射率的降低，其最低发射率可达0.1。

除传统的金属颜料以外，研究人员也在开发新型低发射率颜料，如半导体颜料。可以通过掺杂来控制半导体颜料的载流子密度、迁移率以及碰撞频率等，从而调控其红外发射率，同时半导体颜料具有良好的多波段兼容伪装性能，是一种有很好发展前景的颜料。美军在20世纪90年代初开始研究发温致变发射率半导体颜料，其研究成果陆续披露后，西方各国也开始重视半导体颜料的研究。德国某公司的专利中制备出了一种半导体材料:具有较低的红外发射率;同时能在不同的波段进行选择性吸收，能应用于多光谱伪装。

国内在半导体颜料研究起步较晚但发展较为迅速。刁训刚等人采用磁控溅射法的制备了ITO、ZAO、TiO?/Ag/TiO?纳米多层膜等3种低发射率的纳米氧化物半导体材料，研究结果表明ITO颜料的发射率可调范围为0.1~0.9，TiO?/Ag/TiO?纳米多层膜的最低发射率可达0.05。王自荣等将不同掺杂程度的ITO粉末分别与环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂等不同粘合剂混合后制成了ITO涂料，研究了掺杂浓度以及ITO固化量对涂层发射率的影响:当SnO?掺杂比例为5%、ITO固含量为25%时，涂层发射率最低可达0.63。

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