一种高光谱伪装涂层的制备方法

本发明属于高光谱伪装，具体涉及一种仿植被太阳光谱涂层的制备方法。

背景技术：

1、现代战争中已进入“发现即摧毁”的战争模式，各种先进的探测技术不断被研制出来。在可见光-近红外波段，已发展了具备高精度光谱探测性能的高光谱遥感探测技术。因此，针对该波段研制出可对抗高光谱遥感探测的伪装涂层受到世界各国的高度重视。400-2500 nm波长的可见光-近红外波段属于太阳波段，因此，高光谱遥感探测到辐射能量往往是来自地物背景反射太阳光的能量。为实现良好伪装效果，涂层应与地物背景环境具有相似的反射光谱。在军事战场中，常见的地物背景是植被环境，因此高光谱伪装涂层应具备与植被环境一致的反射光谱。植被环境中植物叶片往往占据大部分的体积，因此伪装涂层应具有和植物叶片一致的同色同谱特征。近年来发展的仿植被太阳光谱涂层主要是能实现在可见光波段与植物叶片的同色同谱特性，无法实现与植物叶片近红外波段的同谱性能。近年来，一些仿植被太阳光谱材料已经被研制出来，可以实现在可见光-近红外波段和植物叶片的同色同谱特征，但是这些材料不具备高附着力特性，只能以伪装网的形式应用，其应用形式大大受限。近年来的研究人员提出了模拟绿色植物叶片400-2500nm反射光谱的涂层，但是并未给出反射光谱曲线。一种仿生涂料及制备方法中的实施例的反射光谱与植物叶片在“近红外高原”及“水吸收谷”特征相差较大，此外该方法以制备仿生涂料为目的，并未提及涂料对基底的附着特性。可见-近红外高光谱伪装涂料、其制备方法及其应用中仿植被太阳光谱涂料与绿色植物叶片具有良好的同色同谱吻合性，但是其依旧未提及涂料对基底的附着性能。仅有一篇由许凯等人撰写的文章中使用剥离法测试了在粗糙度ra平均值为0.218 μm不锈钢基底制备的高光谱伪装涂层的剥离强度，强度的平均值为2.37 n/cm。但是，拉开法测试更能准确反应涂层材料在实际应用中收到破坏时的附着特性。

技术实现思路

1、为了实现伪装涂层具有与植物叶片同色同谱的特性，实现高光谱探测下的伪装，本发明提供一种高光谱伪装涂层的制备方法。

2、一种高光谱伪装涂层的的制备方法以油性漆材为涂层材料的基材，以无机单色颜料和吸湿盐水溶液为涂层材料的添加材料；

3、具体操作步骤如下：

4、（1）以清漆为涂层材料的基材，将0.1-0.2质量份无机单色颜料和2.5-3质量份的质量浓度20%-50% 的吸湿盐水溶液加入到6.8-7.4质量份清漆中，磁力搅拌混合均匀，得到三者的混合溶液；所述吸湿盐水溶液由吸湿盐粉末在去离子水中充分溶解得到；

5、（2）将所述混合溶液放置于真空消泡桶中，抽真空，采用四面制备器在基底上涂覆得到厚度0.5-1.5 mm的第一层涂层，室温下固化成膜；

6、（3）在所述第一层涂层的成膜表面，使用四面制备器涂覆一层厚度0.05-0.25 mm的清漆，待清漆固化成膜，制备得到高光谱伪装涂层；

7、所述高光谱伪装涂层的基材是透明油性漆材，其中均匀分布着25%-30%体积分数呈微米级球形液滴的质量浓度20%-50%的吸湿盐水溶液颗粒和1%-2%体积分数亚微米尺寸的无机单色颜料颗粒；

8、按gb/t5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》中的测试方法，在粗糙度ra平均值为0.3 μm的不锈钢基底上涂覆的高光谱伪装涂层，其破坏强度平均值大于110 psi；

9、高光谱伪装涂层实现在400-2500 nm波长的可见光-近红外波段精细模仿植被背景的反射光谱，包括模仿可见光波段反射以及近红外波段的“高反射平台”特征和“水吸收谷”特征；

10、高光谱伪装涂层和自然界植物叶片的光谱相似系数（ccsm）大于0.94；

11、将高光谱伪装涂层放置于50℃和20%rh的烘箱中干燥60h，高光谱伪装涂层和自然界植物叶片的光谱相似系数（ccsm）依旧大于0.93。

12、进一步限定的技术方案如下：

13、所述高光谱伪装涂层为绿色的高光谱伪装涂层，或黄色的高光谱伪装涂层；

14、绿色的高光谱伪装涂层和石楠、常春藤、栀子、绿萝和桂花绿叶的光谱相似系数（ccsm）大于0.94；

15、将绿色的高光谱伪装涂层放置于50℃和20%rh的烘箱中干燥60h，高光谱伪装涂层和石楠、常春藤、栀子、绿萝和桂花绿叶的光谱相似系数（ccsm）依旧大于0.93；

16、黄色的高光谱伪装涂层和栀子、常春藤、绿萝和桂花黄叶的光谱相似系数（ccsm）大于0.96；

17、将黄色的高光谱伪装涂层放置于50℃和20%rh的烘箱中干燥60 h，高光谱伪装涂层和栀子、常春藤、绿萝和桂花黄叶的光谱相似系数（ccsm）依旧大于0.93。

18、步骤（1）中，所述吸湿盐为氯化锂、氯化钙、氯化钾、氯化铍、氯化铝、氯化铜中的一种。

19、步骤（1）中，所述无机单色颜料为氧化铁绿、氧化铬绿、绿色氧化镍、钛镍黄、钛铬棕、氧化铁黄、钛铬黄中的一种。

20、步骤（1）中，所述清漆为油性清漆，油性清漆为环氧树脂漆、丙烯酸树脂漆、丙烯酸聚氨酯漆、氟碳树脂漆、醇酸树脂漆、脂肪族氨脂漆中的一种。

21、步骤（1）中，磁力搅拌混合条件：转速400 rpm/min、搅拌时间5-10 min。

22、步骤（2）中，抽真空时间5-15 min，消泡桶中的真空度为20 pa。

23、步骤（2）中，室温下固化成膜时间为24-48 h。

24、步骤（3）中，所述基底的材料为不透明材料。

25、所述不透明材料为不锈钢、玻璃钢、或木材中的一种。

26、本发明的有益技术效果体现在以下方面：

27、本发明方法制备的高光谱伪装涂层能实现植物叶片在太阳波段的同色同谱特征。植物叶片在可见光波段的反射光谱可通过无机单色颜料颗粒在特定波段下的吸收实现，植物叶片在近红外波段的光谱特征中的“近红外高原”可以通过呈亚微米尺寸的无机单色颜料颗粒及呈微米级球形的吸湿盐水溶液颗粒对光的高散射特征实现。植物叶片在近红外波段的光谱特征中的“水吸收谷”可以通过呈微米级球形的吸湿盐水溶液颗粒实现。与近年来出现的可模仿植物叶片在可见光-近红外波段反射光谱的涂层相比，本发明制备的高光谱伪装涂层可精细模拟植物叶片在可见光-近红外波段的精细反射光谱，克服了传统涂层无法精确模拟植物叶片近红外“水吸收谷”反射特征的缺陷。近年来出现的可模仿植物叶片在可见光-近红外波段反射光谱的伪装材料保水性一般。比如，沈涛等人研制的伪装材料放置在50℃烘箱中放置20 h后含水率减少90%以上，在1460 nm和1940 nm 附近反射率变化大小分别大于20%和10%；hu anran等人研制的伪装织物放置于自然环境中48 h后，在整个800-1300 nm波段的反射率皆变化6%左右。本发明制备的高光谱伪装涂层放置于50℃和20%rh的烘箱中烘60 h后，其反射光谱与初始反射光谱相比变化不大，与自然界植物叶片的光谱吻合性依旧良好，在1460nm和1940 nm 附近反射率变化大小分别低于4.2%和1.4%。干燥前，涂层和自然界植物叶片的光谱相似系数ccsm大于0.94。干燥后，光谱相似系数ccsm依旧大于0.93。与文献中的伪装材料相比，本发明中的高光谱伪装涂层保水性能更好，这是由于本高光谱伪装涂层内部的吸湿盐水溶液颗粒中水分的活度低，且水蒸气在固体漆材中的传质系数非常低，有利地降低了水分的损失速率。

28、此外，使用拉开法对实施例制备所得的高光谱伪装涂层附着力进行了测试，测试过程遵循国家标准gb/t5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》。测试结果显示在粗糙度ra平均值为0.3 μm的不锈钢基底上涂覆的高光谱伪装涂层，涂层的破坏强度平均值皆大于110 psi，说明本发明制备的高光谱伪装涂层附着性能良好。通过查阅文献发现，还未有人得出使用拉开法测试伪装材料的破坏强度，仅有一篇由许凯等人撰写的文章中使用剥离法测试了在粗糙度ra平均值为0.218 μm不锈钢基底制备的伪装涂层的剥离强度，强度的平均值为2.37 n/cm。然而，拉开法测试更能准确反应涂层材料在实际应用中受到破坏时的附着特性。与近年来出现的可模仿植物叶片在可见光-近红外波段反射光谱的伪装材料相比，本发明涂层具有更好的保水特性，附着性能良好，环境适应能力强。