[发明专利]耐高温、抗氧化红外低发射率复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于红外隐身技术领域，具体是涉及一种耐高温、抗氧化红外低发射率复合薄膜及其制备方法。耐高温、抗氧化的低红外发射率复合薄膜，为双功能层叠加结构，从下至上依次包括低发射率功能层、氧化隔绝层，使用时以其最下层覆着于目标物体表面；低发射率功能层为连续成膜的高温导电陶瓷薄膜，氧化隔绝层为Al₂O₃薄膜。其耐高温、抗氧化红外低发射率复合薄膜实现在750℃高温有氧环境下使用2h后，8‑14um的发射率小于0.1；发射率、高温稳定性优良，其制备方法操作简易，成本低廉。

技术领域

本发明属于红外隐身技术领域，具体是涉及一种耐高温、抗氧化红外低发射率复合薄膜及其制备方法。

背景技术

红外探测器对目标在3～5um和8～14um波段的红外信号进行收集，再利用目标与背景的红外辐射能量差异通过成像来识别目标。根据Stefan-Boltzmann定律，物体的红外辐射能量W＝εσT⁴(ε为物体表面的发射率，σ为玻尔兹曼常数，T为物体表面的热力学温度)可以看出，降低目标表面温度，同时在高温部件上制备低发射率复合涂层是减低目标可探测性的有效措施。

现有的主流红外隐身材料包括以金属材料作为填料的涂层、低发射率金属薄膜或低发射率半导体薄膜。金属材料其优异的电导率使得其发射率较低，常采用铝与有机黏合剂混合制得红外低发射率材料，而金属铝的熔点在600℃左右，有机黏合剂在高温下易氧化裂解，因此基于有机黏合剂的低发射率材料，无法满足高温应用需求。与之相比，贵金属材料Au、Pt具备一定的耐高温特性，然而基于贵金属Au、Pt制备的Au/Ni复合薄膜、Pt膜等红外低发射率材料成本较高。与此同时新型耐高温低发射率半导体氧化物材料包括掺锡氧化铟(ITO)和掺铝氧化锌(ZAO)等，在常温环境下可获得较低的发射率，但是在高温环境下(600℃以上)仍存在物质间扩散和材料性能不稳定等缺陷，导致高温环境下薄膜发射率上升。

随着航空航天技术的高速发展，对飞行器的高温区域，迫切需求一种能够在高温下稳定工作的、具有红外低发射率的材料来满足日益更新的武器装备、航空航天飞行器的性能需求。设计一种具有使用温度高、性能稳定和红外发射率低的耐高温低发射率材料将具有重要意义。

发明内容

鉴于此，针对现有材料高温面临的种种问题，本发明提供了一种耐高温、抗氧化红外低发射率复合薄膜及其制备方法，该复合薄膜可在750℃高温有氧气环境中使用，发射率、高温稳定性优良，其制备方法操作简易，成本低廉。

一种耐高温、抗氧化的低红外发射率复合薄膜，为双功能层叠加结构，从下至上依次包括低发射率功能层、氧化隔绝层，各层间以机械结合为主要结合方式，使用时以其最下层覆着于目标物体表面。

所述低发射率功能层为连续成膜的高温导电陶瓷薄膜，厚度≥200nm；氧化隔绝层为Al₂O₃薄膜，厚度50～150nm。

进一步的，所述低发射率功能层为ZrB₂、HfB₂或TiN薄膜。

上述低红外发射率复合薄膜的制备方法，首先在目标物体表面制备低发射率功能层；然后再制备Al₂O₃氧化隔绝层即可。

进一步的，所述低发射率功能层采用直流磁控溅射方法制备，氧化保护膜采用射频磁控溅射方法制备。

进一步的，所述的耐高温、抗氧化红外低发射率复合薄膜制备完成后还需要在真空条件中进行热处理，以使低发射率功能层的红外发射率进一步降低。