無形！聚氨酯-銻錫氧化物復合材料可幫助您隱藏形狀

隨著科學技術的不斷發展，各國的軍事實力不斷增強。如今，遠程超視距作戰已成為主流。遠程偵察測量技術和各種隱身技術變得越來越重要。其中，紅外隱身技術是一種使物體發出的紅外輻射與周圍背景輻射盡可能相似的技術，從而使紅外檢測傳感器無法區分目標物體。用于紅外屏蔽涂層的材料包括金屬粉末，導電聚合物，有機/無機復合材料和半導體?？紤]到材料重量，紅外屏蔽能力和機械性能，通過各種技術合成的氧化錫銻（ATO）納米顆粒被廣泛用于紅外和熱輻射屏蔽涂料中。當前未解決的問題是，當將ATO納米顆粒與聚合物基質混合時，纖維的機械性能可能降低。

因此，有必要開發一種可穿戴的紅外（IR）和熱輻射屏蔽材料，該材料可以有效地提高屏蔽效率而又不會顯著增加纖維的重量并保持纖維的機械強度。亮點韓國京畿大學的Sang-Mi Jeong等研究人員成功地合成了聚氨酯-銻錫氧化物（PU-ATO）復合纖維。與傳統的聚酯或PU織物相比，本研究開發的PU-ATO復合纖維織物具有出色的IR和熱輻射屏蔽性能，即使暴露于-20°C和+ 80°C的重復溫度變化的十個循環中也能長時間保持長期溫度變化30天后，制成的PU–ATO復合纖維仍具有穩定的IR和熱輻射屏蔽性能。 PU-ATO復合纖維的表面被制成疏水性，以防止由于PU-ATO復合纖維被吸收的水潤濕而導致IR和熱輻射變形。 PU-ATO復合纖維的制備過程如圖1所示。通過控制ATO前體的濃度和通過溶膠-凝膠法制備的溶膠的老化時間可以獲得最佳的ATO溶膠。將該溶膠與預定量的PU溶液混合以獲得具有不同組分的PU-ATO復合懸浮液。

使用濕紡技術，以四種不同的ATO濃度（0.5、1.5、3.0和4.0 mmol）復合懸浮液為原料，制備了PU-ATO（1-4）復合纖維。圖1 ATO溶膠和PU-ATO復合懸浮液的制備圖2顯示了PU–ATO復合纖維的紅外和熱輻射屏蔽性能。在可見光下觀察人并使用紅外熱像儀時，通常使用聚酯或聚氨酯?？椢锉桓采w時，人體發出的紅外線和熱輻射也將通過織物可見。相反，當使用PU-ATO復合纖維衣服覆蓋人體的一部分時，人體發出的紅外線和熱輻射被屏蔽，無法識別人體的紅外輪廓。圖2在可見光和IR攝像機下發射IR和熱輻射的人的概念示意圖，透射率分別約為40％，25％和2％。請注意，ATR-FTIR光譜是在7–14μm的波長范圍內執行的，其中包括紅外熱像儀檢測到的整個7.5–13μm的波長范圍。由于Sb摻雜效應產生的局部表面等離子體共振，ATO具有出色的紅外和熱輻射屏蔽效果。 PU-ATO（3）紡織品的紅外透射率低是ATO溶膠在纖維的PU基體中均勻分散的結果。圖3基于聚酯，PU和PU-ATO復合材料的紡織品的紅外透射率PU-ATO復合纖維的疏水性尺寸吸水將導致IR圖像變形，并且纖維的疏水性對于維持一定水平的紅外和熱輻射屏蔽能力至關重要。使用接觸角分析儀評價復合纖維的水潤濕性。如圖4所示，不同濃度（0.5、1.5、3.0和4.0 mmol）的PU-ATO（1-4）復合纖維的水接觸角均≥130°，表現出疏水性。因此，織物表面上的水滴不被吸收，但易于滾落。圖4 PU–ATO復合纖維的水接觸角示意圖。 PU-ATO復合纖維在不同環境下的紅外和熱輻射屏蔽性能。為了用作實用的可穿戴紡織品，紡織品必須在不同的環境中保持其紅外和熱能。輻射屏蔽性能。

在反復暴露于高溫（+ 80°C）和低溫（-20°C）之后，PU-ATO（3）復合紡織品的表面溫度保持穩定。這些結果證實，即使反復暴露于高溫和低溫條件下，復合織物的紅外和熱輻射屏蔽性能仍然可以保持。圖5B顯示了PU-ATO（3）復合紡織品的連續紅外和熱輻射屏蔽性能。在40℃的溫度下，每天測量8小時，持續30天，測量織物表面的溫度。發現織物的表面溫度即使長時間保持在約25℃。圖5根據溫度和時間的變化，反復評估PU-ATO（3）復合紡織品的紅外和熱輻射屏蔽性能。 A，經過反復加熱（+ 80℃）和冷卻（-20℃）循環后，PU-ATO（3）復合紡織品的表面溫度。 B.每天在40°C的溫度下放置8小時（總共30天）后，PU–ATO（3）復合紡織品的表面溫度研究人員制造了PU-ATO復合纖維，并將其用于編織具有IR和熱輻射屏蔽性能的耐磨紡織品。同時，該纖維具有優異的疏水性，可以有效避免由于纖維吸水而引起的紅外圖像畸變。通過反復暴露（十次）于80°C和-20°C的極端溫度以及在40°C下長期暴露30天，可以確認PU-ATO復合纖維的可靠性。隨著用于隱藏物體紅外信號的隱形技術的不斷發展，PU-ATO復合纖維有望推動可穿戴式紅外隱形產品的新市場。