耐高温红外隐身薄膜及耐高温红外隐身薄膜的制备方法技术

本申请提供了一种耐高温红外隐身薄膜及耐高温红外隐身薄膜的制备方法，该耐高温红外隐身薄膜是由99～50wt.％的金属和1～50wt.％的氧化物构成的纳米多层薄膜，所述纳米多层薄膜具有由金属层和氧化物层交替组成的三层以上的叠层结构；其中，所述金属层的厚度大于或等于400nm且小于或等于2000nm，所述氧化物层的厚度大于或等于200nm且小于或等于600nm，并且所述纳米多层薄膜在1000℃以上保温至少25小时后的红外发射率小于0.17。该耐高温红外隐身薄膜兼具耐高温和红外发射率低的优良特性，是一种具有广大应用前景的耐高温红外隐身纳米多层薄膜材料。米多层薄膜材料。

【技术实现步骤摘要】
耐高温红外隐身薄膜及耐高温红外隐身薄膜的制备方法


[0001]本申请涉及复合材料
，具体尤其涉及一种耐高温红外隐身薄膜和一种耐高温红外隐身薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代军事探测技术的飞速发展，隐身技术已经成为军事
的重要研究方向。红外隐身是隐身技术中重要的一方面，通过降低目标对外辐射红外线的强度使其低于红外探测器的灵敏度，降低目标被红外探测器探测到的概率。
[0003]红外辐射强度与红外发射率和目标的表面温度有关，为了实现红外隐身，红外隐身材料可分为控制发射率和控制温度两类，前者主要有涂料和薄膜，后者主要有隔热材料、吸热材料和高比辐射率聚合物。其中，低发射率薄膜适用于中远红外波段，其作用是弥补目标与环境的辐射温差，其优点是具有很低的发射率和良好的绝热作用，金属薄膜是一种最简单、有效的低发射率薄膜。
[0004]目前，低发射率薄膜在耐高温、红外隐身方面的性能表现较差，在1000℃以上的高温环境下最多只能工作1
‑
2小时，无法长时间工作，严重影响了红外隐身薄膜的广泛应用，因此随着航空航天技术的高速发展，对飞行器的高温区域而言，迫切需求一种能够拥有良好耐高温能力并且兼具低红外发射率的材料，以满足其在航空航天领域重要关键部位的应用需求。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种耐高温红外隐身薄膜及一种耐高温红外隐身薄膜的制备方法，用于解决现有技术中存在的红外隐身材料无法兼具耐高温与低红外发射率的问题。
[0006]本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。
[0007]根据本申请的第一方面，提供一种耐高温红外隐身薄膜：由99～50wt.％的金属和1～50wt.％的氧化物构成的纳米多层薄膜，所述纳米多层薄膜具有由金属层和氧化物层交替组成的三层以上的叠层结构；其中，所述金属层的厚度大于或等于400nm且小于或等于2000nm，所述氧化物层的厚度大于或等于200nm且小于或等于600nm，并且所述纳米多层薄膜在1000℃以上保温至少25小时后的红外发射率小于0.17。
[0008]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述纳米多层薄膜的最外层为所述氧化物层。
[0009]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述纳米多层薄膜的红外发射率随所述叠层结构的层数增加而减小。
[0010]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，当所述纳米多层薄膜为三层叠层结构时，所述纳米多层薄膜在1000℃
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1500℃的温度下保温25
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50h后，在3～5μm波段内的红外发
射率小于0.17，在8～14μm波段内的红外发射率小于0.16；当所述纳米多层薄膜为四层叠层结构时，所述纳米多层薄膜在1000℃
‑
1500℃的温度下保温25
‑
50h后，在3～5μm内的红外发射率小于0.096，在8～14μm波段内的红外发射率小于0.082。
[0011]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述金属为Pt、Au、Rh、Pd、Ir中的至少一种；所述氧化物为SiO2、ZrO2、HfO2、Al2O3、Ta2O5、VO2中的至少一种。
[0012]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述纳米多层薄膜通过磁控溅射法制备得到，其中所述金属层采用直流溅射法制备形成，所述氧化物层采用射频溅射法制备形成。
[0013]根据本申请的第二方面，提供一种耐高温红外隐身薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将清洗干净的陶瓷基底固定在磁控溅射沉积载台上，安装金属靶材和氧化物靶材，调整靶基距至10
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100mm，并对真空室进行抽真空至8
×
10
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4Pa以下；通入氩气使所述真空室的气压维持在0.1
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1Pa之间；采用所述金属靶材和所述氧化物靶材同时在氩气氛围中进行预溅射1
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5min；在完成所述预溅射后，采用所述金属靶材和所述氧化物靶材分别在氩气氛围中进行正式溅射形成金属层和氧化物层，以制备得到如上述实施例所述的纳米多层薄膜；其中，所述金属靶材以直流溅射模式进行所述预溅射和所述正式溅射，所述氧化物靶材以射频溅射模式进行所述预溅射和所述正式溅射；所述直流溅射模式的功率为20
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100W，所述射频溅射模式的功率为100
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300W。
[0014]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述金属层和所述氧化物层的厚度和成分比例通过控制所述正式溅射的溅射时间和溅射功率进行调控。
[0015]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述制备方法还包括：对所述金属靶材和所述氧化物靶材进行交替溅射，并以所述氧化物层作为最外层，以制备所述纳米多层薄膜。
[0016]在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述对所述金属靶材和所述氧化物靶材进行交替溅射，并以所述氧化物层作为最外层，以制备所述纳米多层薄膜，包括：对所述氧化物靶材进行射频溅射形成内层氧化物层，在所述内层氧化物层上对所述金属靶材进行直流溅射形成中间金属层，在所述中间金属层上对所述氧化物靶材继续进行射频溅射形成外层氧化物层，以根据所述内层氧化物层、所述中间金属层和所述外层氧化物层形成所述纳米多层薄膜。
[0017]本申请中的耐高温红外隐身薄膜是由金属和氧化物组成的纳米多层薄膜，其中金属具有高导电、耐高温、低红外发射率等特性，氧化物具有耐水氧、耐高温等特性，通过不同比例的两种组分组合，能够提高红外隐身薄膜的耐高温性、抗水氧性，降低红外隐身薄膜在红外窗口波段的发射率，并且该红外隐身薄膜可以在1000℃以上的高温环境下长时间工作仍然保持较低的发射率，具有优异的隐身性能。
[0018]本申请的耐高温红外隐身薄膜和耐高温红外隐身薄膜的制备方法，相比于现有技术，优点在于：
[0019]1.本申请中的红外隐身薄膜耐高温、抗水氧，可实现在1000℃以上高温环境的长时间工作，仍然具有较低的红外发射率，具有优异的红外隐身性能。
[0020]2.本申请中的红外隐身薄膜通过磁控溅射法制备得到，在制备过程中，通过预溅射和正式溅射结合的方式能够提高红外隐身薄膜的稳定性，并且本申请中的红外隐身薄膜
组分简单、制备工艺简单、设备要求低。
[0021]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
具体实施方式
[0022]现在将更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本申请将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0023]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温红外隐身薄膜，其特征在于：由99～50wt.％的金属和1～50wt.％的氧化物构成的纳米多层薄膜，所述纳米多层薄膜具有由金属层和氧化物层交替组成的三层以上的叠层结构；其中，所述金属层的厚度大于或等于400nm且小于或等于2000nm，所述氧化物层的厚度大于或等于200nm且小于或等于600nm，并且所述纳米多层薄膜在1000℃以上保温至少25小时后的红外发射率小于0.17。2.根据权利要求1所述的耐高温红外隐身薄膜，其特征在于：所述纳米多层薄膜的最外层为所述氧化物层。3.根据权利要求2所述的耐高温红外隐身薄膜，其特征在于：所述纳米多层薄膜的红外发射率随所述叠层结构的层数增加而减小。4.根据权利要求3所述的耐高温红外隐身薄膜，其特征在于：当所述纳米多层薄膜为三层叠层结构时，所述纳米多层薄膜在1000℃
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1500℃的温度下保温25
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50h后，在3～5μm波段内的红外发射率小于0.17，在8～14μm波段内的红外发射率小于0.16；当所述纳米多层薄膜为四层叠层结构时，所述纳米多层薄膜在1000℃
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1500℃的温度下保温25
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50h后，在3～5μm内的红外发射率小于0.096，在8～14μm波段内的红外发射率小于0.082。5.根据权利要求1所述的耐高温红外隐身薄膜，其特征在于：所述金属为Pt、Au、Rh、Pd、Ir中的至少一种；所述氧化物为SiO2、ZrO2、HfO2、Al2O3、Ta2O5、VO2中的至少一种。6.根据权利要求1任一项所述的耐高温红外隐身薄膜，其特征在于：所述纳米多层薄膜通过磁控溅射法制备得到，其中所述金属层采用直流溅射法制备形成，所述氧化物层采用射频溅射法制备形成。7.一种耐高温红外隐身薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将清洗干净的陶瓷基底固...

【专利技术属性】
技术研发人员：卿玉长，文嘉豪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：