[发明专利]基于气液控制的多波段兼容型智能光学伪装材料

说明书

本发明公开了一种基于气液控制的多波段兼容型智能光学伪装材料，其异质膜系结构为：由①变色膜层结构B[AB]ⁿ，与②红外与激光兼容伪装的调控膜层结构[CD]^mD[CD]^m或/和③红外伪装调控膜层结构[EF]ⁱ组合构成；其中，B、C、D、F为固态材料层，固态材料选自ZnS、ZnSe等光学薄膜材料；A、E为空气层；膜层排列系数n、i取值2～6的整数，m取值2。本发明首次提出利用填充气体与液体来调控人造周期性电介质结构的光波传导特性，具备智能变色、1～5μm与8～14μm多波段红外发射率可调控、1.06μm与10.6μm激光反射率可调控等优势，为宽频伪装、多波段兼容、可逆的动态调整等光学综合伪装防护需求提供了解决方案。

技术领域

本发明涉及一种基于气液控制的多波段兼容型智能光学伪装材料，涉及多波段兼容隐身技术领域。

背景技术

现代战场上的精确制导和侦察技术已经日益多样化，现代化战争已不能否认“目标被发现即意味着会摧毁”的事实。隐身技术是躲避摧毁与达成突袭的重要手段，可以分为雷达隐身、红外隐身、激光隐身、可见光隐身等形式。现有隐身技术大都存在功能单一、频段兼容不够宽、动态可调可控性差等局限性，无法同时应对多种手段的联合探测，也无法适应跨时空的背景变化。目前，欧美国家逐步已在一定程度上实现雷达、红外以及可见光的多频谱兼容隐身，但智能伪装的工程化应用却未见报道。中国研究起步较晚，多频谱兼容隐身技术也还没有得到很好的实装应用。当前静态伪装技术在特定的战场背景环境下能起到较好的隐藏伪装效果，却无法在装备机动过程中适应差异的多域复杂背景变化。因此传统隐身技术已逐渐不能满足未来战场动态伪装需求，智能伪装技术与多频谱兼容伪装技术都迫切的亟待协同发展。

当前智能变色伪装技术的基础性关键研究主要集中于电致变色、光致变色、热致变色等功能材料领域，但还存在与其他隐身波段兼容性差、变色功能单一等困境。现在多频谱兼容隐身技术研究范畴的难点之一就是无法解决红外隐身与激光隐身的兼容性。被动式红外探测器的工作波段利用短波1～2.5μm、中波3～5μm和长波8～14μm三个红外大气窗口波段，通常期望对热红外光波具备高反射率，减小红外热吸收，实现红外低发射率而达到较好红外隐身效果。然而，激光探测器是一种主动有源式探测，工作波段也处于红外波段的1.06μm或10.6μm，却恰恰需要最大程度的降低隐身材料对激光的反射率，避免信号返回被接收到可探测特征。这是至今隐身材料研究领域一直想克服却难以实现的矛盾体，增大了隐身目标被发现概率的隐患。

光子晶体是一类在光学尺度上人工设计与制造的周期性电介质结构，属于超构材料，具备光子禁带与光子局域等特性。与半导体的电子波函数调制相类似，原则上可以通过设计光子晶体及其器件，达到控制光波在结构内的传播状态，进而控制光子晶体材料对不同光波段的吸收、反射、透过等情况，已相继提出了光子晶体光纤、光子晶体微波天线、光子晶体波导等全新光子学器件。通过设计新型光子晶体结构，可以期待为多波段兼容型光学伪装技术提供一定的解决思路。

综上所述，隐身技术逐步向多频谱兼容隐身与自适应隐身两个新方向发展，然而传统隐身技术及其材料在面对这两个新需求却都显得举步难行。因此，采用特殊结构设计、多功能材料复合等方式开发具备可见光、红外与激光兼容型智能伪装功能的特殊人造结构材料，具有非常重要的工程实用价值。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种基于气液控制的多波段兼容型智能光学伪装材料。本发明通过设计特殊的人造光子晶体异质结构材料器件，并采用气体与液体来调控人造周期性电介质结构的光子晶体的禁带与局域特性，使其适应所处的背景环境，进而改变目标的可见光色泽特性、红外与激光反射特性，同时兼具可见光、红外、激光的多波段兼容型智能光学伪装功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：