无形！聚氨酯-锑锡氧化物复合材料可帮助您隐藏形状

随着科学技术的不断发展，各国的军事实力不断增强。如今，远程超视距作战已成为主流。远程侦察测量技术和各种隐身技术变得越来越重要。其中，红外隐身技术是一种使物体发出的红外辐射与周围背景辐射尽可能相似的技术，从而使红外检测传感器无法区分目标物体。用于红外屏蔽涂层的材料包括金属粉末，导电聚合物，有机/无机复合材料和半导体。考虑到材料重量，红外屏蔽能力和机械性能，通过各种技术合成的氧化锡锑（ATO）纳米颗粒被广泛用于红外和热辐射屏蔽涂料中。当前未解决的问题是，当将ATO纳米颗粒与聚合物基质混合时，纤维的机械性能可能降低。

因此，有必要开发一种可穿戴的红外（IR）和热辐射屏蔽材料，该材料可以有效地提高屏蔽效率而又不会显着增加纤维的重量并保持纤维的机械强度。亮点韩国京畿大学的Sang-Mi Jeong等研究人员成功地合成了聚氨酯-锑锡氧化物（PU-ATO）复合纤维。与传统的聚酯或PU织物相比，本研究开发的PU-ATO复合纤维织物具有出色的IR和热辐射屏蔽性能，即使暴露于-20°C和+ 80°C的重复温度变化的十个循环中也能长时间保持长期温度变化30天后，制成的PU–ATO复合纤维仍具有稳定的IR和热辐射屏蔽性能。 PU-ATO复合纤维的表面被制成疏水性，以防止由于PU-ATO复合纤维被吸收的水润湿而导致IR和热辐射变形。 PU-ATO复合纤维的制备过程如图1所示。通过控制ATO前体的浓度和通过溶胶-凝胶法制备的溶胶的老化时间可以获得最佳的ATO溶胶。将该溶胶与预定量的PU溶液混合以获得具有不同组分的PU-ATO复合悬浮液。

使用湿纺技术，以四种不同的ATO浓度（0.5、1.5、3.0和4.0 mmol）复合悬浮液为原料，制备了PU-ATO（1-4）复合纤维。图1 ATO溶胶和PU-ATO复合悬浮液的制备图2显示了PU–ATO复合纤维的红外和热辐射屏蔽性能。在可见光下观察人并使用红外热像仪时，通常使用聚酯或聚氨酯。织物被覆盖时，人体发出的红外线和热辐射也将通过织物可见。相反，当使用PU-ATO复合纤维衣服覆盖人体的一部分时，人体发出的红外线和热辐射被屏蔽，无法识别人体的红外轮廓。图2在可见光和IR摄像机下发射IR和热辐射的人的概念示意图，透射率分别约为40％，25％和2％。请注意，ATR-FTIR光谱是在7–14μm的波长范围内执行的，其中包括红外热像仪检测到的整个7.5–13μm的波长范围。由于Sb掺杂效应产生的局部表面等离子体共振，ATO具有出色的红外和热辐射屏蔽效果。 PU-ATO（3）纺织品的红外透射率低是ATO溶胶在纤维的PU基体中均匀分散的结果。图3基于聚酯，PU和PU-ATO复合材料的纺织品的红外透射率PU-ATO复合纤维的疏水性尺寸吸水将导致IR图像变形，并且纤维的疏水性对于维持一定水平的红外和热辐射屏蔽能力至关重要。使用接触角分析仪评价复合纤维的水润湿性。如图4所示，不同浓度（0.5、1.5、3.0和4.0 mmol）的PU-ATO（1-4）复合纤维的水接触角均≥130°，表现出疏水性。因此，织物表面上的水滴不被吸收，但易于滚落。图4 PU–ATO复合纤维的水接触角示意图。 PU-ATO复合纤维在不同环境下的红外和热辐射屏蔽性能。为了用作实用的可穿戴纺织品，纺织品必须在不同的环境中保持其红外和热能。辐射屏蔽性能。

在反复暴露于高温（+ 80°C）和低温（-20°C）之后，PU-ATO（3）复合纺织品的表面温度保持稳定。这些结果证实，即使反复暴露于高温和低温条件下，复合织物的红外和热辐射屏蔽性能仍然可以保持。图5B显示了PU-ATO（3）复合纺织品的连续红外和热辐射屏蔽性能。在40℃的温度下，每天测量8小时，持续30天，测量织物表面的温度。发现织物的表面温度即使长时间保持在约25℃。图5根据温度和时间的变化，反复评估PU-ATO（3）复合纺织品的红外和热辐射屏蔽性能。 A，经过反复加热（+ 80℃）和冷却（-20℃）循环后，PU-ATO（3）复合纺织品的表面温度。 B.每天在40°C的温度下放置8小时（总共30天）后，PU–ATO（3）复合纺织品的表面温度研究人员制造了PU-ATO复合纤维，并将其用于编织具有IR和热辐射屏蔽性能的耐磨纺织品。同时，该纤维具有优异的疏水性，可以有效避免由于纤维吸水而引起的红外图像畸变。通过反复暴露（十次）于80°C和-20°C的极端温度以及在40°C下长期暴露30天，可以确认PU-ATO复合纤维的可靠性。随着用于隐藏物体红外信号的隐形技术的不断发展，PU-ATO复合纤维有望推动可穿戴式红外隐形产品的新市场。