防紅外迷彩織物專(zhuān)利技術(shù)分析

趙碩 吳萬(wàn)濤

紡織業(yè)是我國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)受到東南亞等更廉價(jià)勞動(dòng)力市場(chǎng)的影響，我國(guó)紡織業(yè)正在經(jīng)歷著由勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)到創(chuàng)新型、技術(shù)型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型。防紅外迷彩織物是飽含科技含量的創(chuàng)新型紡織品，其相關(guān)研究一直受到各國(guó)軍方的高度重視。

迷彩印花織物多用于軍隊(duì)的作戰(zhàn)服、睡袋、帳篷等，由于迷彩色都是根據(jù)周?chē)h(huán)境設(shè)計(jì)的，所以很利于偽裝和隱蔽。常見(jiàn)的迷彩印花有沙漠迷彩、森林迷彩、綠地迷彩等。但是，普通的迷彩印花織物的偽裝作用僅在可見(jiàn)光下有效，而在高科技偵查手段如紅外線(xiàn)偵查等條件下完全沒(méi)有任何偽裝作用。因此，發(fā)展防紅外迷彩印花成為現(xiàn)代軍用迷彩織物新的基本需求。高性能的紅外迷彩偽裝織物能夠提高軍隊(duì)的生存能力、安全性以及戰(zhàn)斗力。目前隨著探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，防紅外迷彩織物不僅需要有近紅外偽裝能力，還要有熱紅外偽裝能力[1]。

1 防紅外偽裝原理

紅外線(xiàn)是一種波長(zhǎng)在0.76～1000μm的電磁波。表面溫度在絕對(duì)零度以上物體，都會(huì)以紅外線(xiàn)的形式向外界輻射。除了1～3μm、3～5μm、8～14μm這3個(gè)波段，紅外線(xiàn)在其他波段的傳輸過(guò)程中輻射能量會(huì)逐漸衰減。軍事上的紅外偵測(cè)主要是對(duì)目標(biāo)3～5μm和8～14μm波段紅外信號(hào)的收集，再通過(guò)熱成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的全天候偵查。

熱成像技術(shù)的理論基礎(chǔ)是斯蒂芬—玻爾茲曼定律，根據(jù)該定律，物體的紅外輻射能量為：M=εσT4，其中M是輻射強(qiáng)度，ε為發(fā)射率，σ為玻耳茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度。熱成像的工作原理是利用目標(biāo)和背景之間紅外輻射差異也就是目標(biāo)和背景在溫度和發(fā)射率上的差異來(lái)成像。這些差異的分布是決定紅外探測(cè)效率的主要因素。因此，防紅外偽裝的目的是通過(guò)偽裝使目標(biāo)的紅外輻射特征與背景一致，從而減小或消除目標(biāo)與背景間的紅外輻射差異，達(dá)到偽裝和躲避紅外探測(cè)的目的[2，3]。

2 防紅外迷彩織物專(zhuān)利技術(shù)分析

筆者通過(guò)檢索涉及防紅外迷彩織物的專(zhuān)利申請(qǐng)，對(duì)我國(guó)的防紅外迷彩織物生產(chǎn)技術(shù)從原理和技術(shù)手段方面進(jìn)行了分析和總結(jié)。

2.1 采用防紅外涂料

通過(guò)直接向織物表面涂覆低發(fā)射率的涂料是簡(jiǎn)單易行、且被廣泛采用的防紅外迷彩織物制備方式。物體的反射率越高，發(fā)射率就越低，因此人們經(jīng)常采用高反射率的金屬粉如鋁粉來(lái)制作防紅外涂料。但是鋁箔片的加入雖然降低了發(fā)射率，卻也使涂層對(duì)可見(jiàn)光的反射增強(qiáng)了，在可見(jiàn)光下更明顯了。另外鋁片容易在空氣中氧化，而氧化后其發(fā)射率就會(huì)大幅增加，紅外偽裝效果變差。因此，以上缺點(diǎn)大大限制了鋁粉防紅外涂料的使用。

CN1884394A公開(kāi)了一種紅外低發(fā)射率片狀棕褐色顏料，其通過(guò)在鋁片的表面包覆一層致密的四氧化三鐵涂層解決了鋁粉容易氧化的問(wèn)題，同時(shí)也改變了其在可見(jiàn)光下的光澤和顏色，降低了鋁片對(duì)可見(jiàn)光的反射，使制備的防紅外顏料達(dá)到了低紅外發(fā)射率（波長(zhǎng)8～14μm，發(fā)射率為0.50～0.65）、沒(méi)有金屬光澤等效果。CN101995187A公開(kāi)了一種紅外、雷達(dá)一體化隱身織物，其中紅外隱身層由利用紅外隱身涂料所涂成的涂層以及設(shè)置于涂層表面的磁控濺射ITO薄膜復(fù)合而成，所述紅外隱身涂料由粘結(jié)劑成膜物、反射填料以及溶劑組成，其中反射填料由ITO、鋁粉、氧化鋅組成。CN102399488A公開(kāi)了一種高光譜隱身迷彩涂料，其采用摻雜半導(dǎo)體材料銦錫氧化物和石英粉做輔助填料制備的涂料具有較低的高光譜發(fā)射率，具有較好的高光譜隱身性能。CN102757676A采用鎵（Ga）、鋁（Al）、氧化鎵（Ga2O3）、氧化鋁（Al2O3）和氧化鋅（ZnO）制備納米GAZO粉體，進(jìn)一步制備得到了低發(fā)射率納米涂料，該涂料可采用數(shù)碼噴繪、篩網(wǎng)印花、刮涂、噴涂、浸軋等方式涂覆于機(jī)織布、針織布、無(wú)紡布或合成革表面，再經(jīng)過(guò)烘干或熱壓處理，即制成具有紅外隱身功能的低發(fā)射率涂層織物。該織物適于制作熱紅外隱身迷彩服、偽裝網(wǎng)和帳篷等，在不降低原有產(chǎn)品理化性能的基礎(chǔ)上，可以兼容可見(jiàn)光、近紅外（波長(zhǎng)0.38～2.5μm）和紅外（波長(zhǎng)8～14μm）的多光譜隱身，且不影響穿著舒適性。

CN105040469A以玻璃微珠混合微膠囊相變材料進(jìn)行涂層，形成一個(gè)低發(fā)射率表面，而且涂層各部分的發(fā)射特性不同；低發(fā)射表面以及不均勻發(fā)射特征網(wǎng)面二者相互結(jié)合能形成好的熱紅外隱身偽裝。微膠囊相變儲(chǔ)能材料成分主要有正十四烷、正十八烷、石蠟、膨脹石墨等。CN102417771A公開(kāi)了一種紅外隱身涂料，以3種不同具有不同的相變溫度范圍的相變材料為芯材，三聚氰胺—甲醛樹(shù)脂為壁材，通過(guò)原位聚合法制備相變微膠囊作為控溫材料添加到紅外隱身涂料中，通過(guò)調(diào)節(jié)目標(biāo)的溫度來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)射率從而達(dá)到紅外偽裝的效果，可滿(mǎn)足被保護(hù)目標(biāo)大約10～60℃范圍內(nèi)的紅外隱身要求。該涂料克服了低發(fā)射率紅外隱身材料與可見(jiàn)光尤其是雷達(dá)波段的偽裝難以兼容、涂層對(duì)污染的耐受力差，灰塵和水分能使其發(fā)射率顯著增高而隱身效果降低等不足。

2.2 采用不同染料的復(fù)配

采用防紅外涂料不需過(guò)多的考慮被偽裝物表面的材質(zhì)，且工藝簡(jiǎn)單，因此應(yīng)用廣泛。但采用涂料偽裝后服裝的服用性能變差，如涂層后面料的吸濕性、透氣性、耐水洗性、柔軟性等性能都有所下降。所以有人開(kāi)始研究采用染料實(shí)現(xiàn)軍用服裝的近紅外偽裝，即通過(guò)選擇與周?chē)h(huán)境有相似或相同紅外線(xiàn)反射率的染料制成迷彩服，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外線(xiàn)儀器的反偵察。深綠色和士林金黃RK濃度為10g/kg時(shí)反射率為78%～84%（700～1 200nm），士林綠HFFB濃度為15g/kg時(shí)反射率為14%～65%（700～1200nm），采用上述染料拼成深綠色的反射率為35%～70%（700～1 200nm）。此外，也可以通過(guò)加入具有紅外吸收能力的碳黑來(lái)進(jìn)一步降低染料的反射率從而達(dá)到要求[4、5]。

CN103397542A選擇合適的還原染料進(jìn)行拼混，并加入能有效調(diào)節(jié)織物的近紅外反射光譜的涂料黑K—FFB，使其與背景的近紅外反射性能更相似，從而使織物更好的融合到背景中去，在不影響服裝服用性能的基礎(chǔ)上，達(dá)到了更好的近紅外偽裝效果。CN204599432U公開(kāi)了一種迷彩防護(hù)面料，其表層為酞菁染料圖案層，酞菁染料具有優(yōu)越的近紅外吸收性能，經(jīng)試驗(yàn)表明該染料與棉面料的結(jié)合對(duì)于吸收紅外的效果最佳。CN102978969A公開(kāi)了一種迷彩帳篷布的染色工藝，染色時(shí)采用包括具有近紅外屏蔽功能的染色用分散染料和紫外線(xiàn)吸收劑的染液對(duì)織物染色，可使織物面料具有較好的近紅外綠色屏蔽功能、耐光色牢度功能。CN105507039A公開(kāi)了一種軍工遠(yuǎn)紅外迷彩服制備方法，在印花過(guò)程中對(duì)于染料根據(jù)所染顏色，按JXUB3014—2012《三元混紡斜紋布規(guī)范》中迷彩布光譜反射值表選取相應(yīng)光譜范圍內(nèi)的分散染料和還原染料獲得了滿(mǎn)足要求的防紅外效果。CN103290703A公開(kāi)了一種滌綸防紅外線(xiàn)迷彩印花織帶的加工工藝，其采用滌綸作為原料，選擇與周?chē)h(huán)境有相似或相同的紅外線(xiàn)反射率的染料制成迷彩織帶，通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，依索倫染料、分散染料和少量涂料的組合可以達(dá)到預(yù)期效果。CN101397708A采用分散染料和還原染料，添加防紅外調(diào)節(jié)劑，通過(guò)一系列工藝制得了防紅外反射率穩(wěn)定、成本低、并以環(huán)保染料為主的防紅外多功能迷彩織物。

2.3 采用其他方式

2.3.1 采用染料與涂料配合

CN102628226A采用分散染料和含有納米抗遠(yuǎn)紅外粒子的涂料配制成印漿，進(jìn)一步制備得到了防遠(yuǎn)紅外探測(cè)迷彩布。CN102534935A采用士林染料染色和涂料印花的工藝制備得到了具有防紅外線(xiàn)功能的棉錦混紡迷彩織物。

2.3.2 采用防紅外線(xiàn)纖維

CN201942831U公開(kāi)了一種棉錦竹炭迷彩服裝面料，所述面料由棉線(xiàn)、錦綸、竹炭纖維混紡紗線(xiàn)織成，其中竹炭纖維具備吸收紅外線(xiàn)、抗菌、除臭的特點(diǎn)，使面料具有防紅外線(xiàn)、抗菌的功能。

2.3.3 浸軋防紅外整理劑

CN103556508A公開(kāi)了一種芳綸粘膠混紡迷彩印花織物，將芳綸粘膠混紡織物依次進(jìn)行前處理、染色、涂料印花和后整理，得到芳綸粘膠混紡迷彩印花織物。其采用含有防紅外整理劑的整理液進(jìn)行后整理，經(jīng)烘干、焙烘，賦予織物防紅外效果，其中防紅外整理劑為型號(hào)為YZ—496的防紅外整理劑。

2.3.4 通過(guò)添加硫化金屬納米微粒

CN103827369A公開(kāi)了一種具有調(diào)整近紅外光譜反射率特性的迷彩偽裝織物，其導(dǎo)電紗含有具有調(diào)整近紅外光譜反射率特性的硫化銅納米微?；虬蚧~的硫化金屬納米微粒。利用所述導(dǎo)電紗編織相對(duì)于近紅外線(xiàn)觀測(cè)傳感器具有偽裝性能的迷彩偽裝織物，從而，顯著改善現(xiàn)有迷彩偽裝織物的制造方法，即在合成織物涂抹碳以及近紅外線(xiàn)吸收顏料時(shí)產(chǎn)生耐久性降低的問(wèn)題而能半永久使用，在近紅外線(xiàn)波段為720～1 500nm的近紅外線(xiàn)光譜中，近紅外光譜反射率與各種地形的自然背景的光譜反射率相同或類(lèi)似，從而能夠有效達(dá)成規(guī)定的偽裝效果。

3 結(jié)語(yǔ)

從以上對(duì)我國(guó)防紅外迷彩織物專(zhuān)利技術(shù)分析可以看出，現(xiàn)有防紅外迷彩織物的生產(chǎn)技術(shù)多以涂料涂覆、染料復(fù)配等相對(duì)比較基礎(chǔ)的技術(shù)為主，在簡(jiǎn)化生產(chǎn)、對(duì)纖維改性、提高防紅外效果耐久性等方面仍存在巨大的改進(jìn)空間。另外，防紅外迷彩織物的性能要求也在隨著科技的進(jìn)步而不斷提高，比如有更先進(jìn)的或更寬范圍的紅外探測(cè)技術(shù)應(yīng)用于軍事，就會(huì)對(duì)迷彩織物的防紅外性能提出相應(yīng)更高的要求。因此防紅外迷彩織物具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的需求和廣闊的研發(fā)空間。

企業(yè)通過(guò)申請(qǐng)專(zhuān)利來(lái)保護(hù)自己的技術(shù)成果是有效的手段，同時(shí)也能提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。但企業(yè)在科技研發(fā)時(shí)應(yīng)當(dāng)及時(shí)了解現(xiàn)有相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)情況，避免重復(fù)勞動(dòng)或侵犯他人的專(zhuān)利權(quán)，從而有效、精準(zhǔn)地對(duì)自己的技術(shù)成果進(jìn)行保護(hù)。

注：第二作者對(duì)文章的貢獻(xiàn)等同于第一作者。

參考文獻(xiàn)

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