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红外热成像仿真假目标技术用微胶囊相变材料的研制

作　者: 孙浩
导　师: 吴文健
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 军事化学与烟火技术
关键词: 伪装 仿真假目标 红外热成像 相变材料 微胶囊
分类号: TB383.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 403次
引　用: 5次
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内容摘要


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。

全文目录


目录  4-7
图目录  7-9
表目录  9-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
1 绪论  13-28
  1.1 伪装隐身技术与装备面临的侦察威胁  13-17
    1.1.1 空间侦察威胁  13-15
    1.1.2 航空侦察威胁  15-16
    1.1.3 地面侦察威胁  16-17
  1.2 仿真假目标技术与器材的迫切需求  17-22
    1.2.1 地面目标伪装的难题  17-19
    1.2.2 假目标伪装的特点  19-21
    1.2.3 仿真假目标的技术难点  21-22
  1.3 相变材料研究现状  22-27
    1.3.1 相变材料的分类  22-23
    1.3.2 相变材料的应用  23-25
    1.3.3 石蜡相变材料的研究现状  25-27
  1.4 本课题的研究目的和主要研究内容  27-28
2 相变微胶囊的研制  28-43
  2.1 引言  28-30
    2.1.1 原位聚合法工艺基本原理  28-29
    2.1.2 复凝聚法工艺基本原理  29-30
  2.2 原位聚合法制备微胶囊  30-40
    2.2.1 制备原料和工艺  30-31
    2.2.2 微胶囊的定性分析  31-33
    2.2.3 微胶囊的性能测定  33-36
    2.2.4 影响微胶囊性能的因素  36-40
  2.3 复凝聚法制备微胶囊  40-42
    2.3.1 制备原料和工艺  40
    2.3.2 复凝聚机理  40-41
    2.3.3 微胶囊的性能及其影响因素  41-42
  2.4 两种微胶囊的比较  42-43
3 石蜡的改性  43-59
  3.1 石蜡的氧化改性  43-50
    3.1.1 石蜡的氧化改性工艺  43-45
    3.1.2 石蜡氧化的反应机理  45-46
    3.1.3 催化剂对石蜡氧化反应的影响  46-49
    3.1.4 反应时间对石蜡氧化反应的影响  49
    3.1.5 反应温度对石蜡氧化反应的影响  49
    3.1.6 氧化石蜡的相变温度及相变潜热与分子结构的关系  49-50
  3.2 氧化石蜡的酯化反应  50-51
    3.2.1 制备方法  50-51
    3.2.2 红外光谱定性分析  51
  3.3 石蜡的接枝改性  51-59
    3.3.1 石蜡接枝马来酸酐工艺  51-52
    3.3.2 接枝石蜡的定性分析  52-53
    3.3.3 石蜡接枝马来酸酐的反应机理  53-54
    3.3.4 影响接枝率的因素  54-57
    3.3.5 接枝石蜡相变温度及相变潜热与接枝率的关系  57-58
    3.3.6 接枝石蜡的相变温度和潜热与分子结构关系的理论分析  58-59
4 相变微胶囊在红外伪装上的应用研究  59-71
  4.1.相变微胶囊一维传热理论模型  59-66
    4.1.1 基本理论和条件设定  59-60
    4.1.2 热平衡方程  60-63
    4.1.3 建立模型  63-66
  4.2 相变微胶囊的成型方法  66-68
    4.2.1 微胶囊涂层法  67-68
    4.2.2 分隔装填法  68
  4.3 相变微胶囊的红外伪装效果实验  68-71
    4.3.1 热成像示假效果  68-69
    4.3.2 热红外遮蔽效果  69-71
5 结论  71-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表论文题录  74-75
参考文献  75-78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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