热红外隐身织物制备及其性能研究

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由于红外热成像技术被广泛应用到军事侦查中,使得各种军事目标受到全方位、全天候、多频谱和高精度地侦察,红外隐身技术成为当下的研究热点之一。目前热红外隐身织物基本都通过涂覆不同的低红外发射率涂料来实现不同军事背景的热红外隐身。这种方法虽然能达到一定的热红外隐身效果,但在实际应用中由于涂料使材料增重服用性能差等缺点,涂料大都应用于武器装备的红外隐身,很少应用于士兵的服装上。因此本课题通过交织的方法制备热红外隐织物,通过探究织物组织、织物紧度、织物原料投纬比对织物热红外性能的调控能力,建立不同背景下,织物的热红外辐射的调控方案,实现不同背景的热红外隐身。本课题首先研究了镀银长丝和ZnO涤纶长丝的性能;然后通过交织的方法,按不同投纬比、不同织物紧度和不同织物组织设计并制备热红外隐身织物,测试了织物的基本物理性能;其次由于缺少通过红外热像图量化评价织物的热红外性能的方法,本课题提出了灰度评价的方法来量化评价织物的热红外性能。最后,本课题重点研究了织物组织、织物紧度、原料投纬比对织物热红外性能的调控能力,并根据不同军事背景的红外特性,建立织物的热红外辐射的调控方案,为制备不同背景的红外隐身织物提供多种方案。主要得到以下结论:(1)纱线表面的被厚厚的银层包覆,镀银纱线的表面银层整体覆盖较为均匀,但其表面也存在银聚集而形成了微小凸起点。镀银纤维的结构:中间层为锦纶基材纤维,外圈为镀银层,并且其横截面呈圆形。ZnO涤纶纤维纵向表面光滑,横截面呈多边形。对纤维的力学性能测试:ZnO涤纶长丝的初始模量大于镀银长丝;ZnO涤纶长丝的强力小于镀银长丝。(2)根据影响织物热红外性能的因素,选用镀银长丝和ZnO涤纶长丝为主要原料,通过不同的纬纱组合比例、织物紧度和组织,设计并试制了3大系列,共25块织物。测试了织物的拉伸性能,随着投纬比中镀银长丝的增加,织物纬向拉伸强力增大。随着织物的紧度增加,织物的纬向断裂强力上升。在简单组织中,平纹织物的断裂强力大于斜纹织物,斜纹织物大于缎纹织物,缎纹织物的断裂强力最小。测试了织物的透气性能和悬垂性能等服用性能,并与涂层织物进行比较,发现本课题制备的织物在透气性能上明显优于涂层织物,在悬垂性能方面,由于涂层类织物的克重相对较大,其悬垂性能总体与本课题织物的双层织物和纬二重织物较相近。(3)由于缺少通过红外热像图量化评价织物的热红外性能的方法,本课题提出了灰度评价的方法来量化评价织物的热红外性能:提出灰度评价方法来量化评价织物的热红外性能。(4)由于课题通过织物红外热像图的平均灰度值来量化评价织物热红外性能,因此研究了样品区域的红外热像图的灰度均匀性。结果表明:灰度值方差较小,均匀性良好。(5)探究了织物组织、织物紧度、织物原料投纬对织物热红外性能的影响,发现:以普通涤纶为经纱,镀银长丝和ZnO涤纶长丝为纬纱组合制备的织物较普通织物热红外辐射性能明显提高,且当ZnO涤纶长丝和镀银长丝的组合比例为1:3时,织物的热红外性能最好;仅改变织物紧度时,织物的热红外性能随着织物的紧度增加而提高;仅改变织物组织时,对于简单织物组织而言缎纹织物的热红外性能要稍优于平纹织物与斜纹织物,双层织物和纬二重织物的热红外性能优于简单组织。(6)根据不同背景的灰度,确定红外辐射的有效调控范围,通过改变投纬比、织物紧度、织物组织来调控织物热红外性能。结果表明:改变织物组织可作为织物热红外性能的微调方式;改变织物紧度可作为对织物热红外性能的局部调控方式;改变织物投纬比可作为织物热红外性能的主要调控方式。
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