石墨烯红外波段复折射率及消光性能研究

石墨烯是一种新型二维纳米碳材料,在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值,其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数,计算得到其红外波段的复折射率,采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明,石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能,其消光性能主要取决于材料的吸收性能,吸收作用大于散射作用,同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段;消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小;消光效率因子随粒子直径的增加而增大,近、中红外波段的消光系数大于远红外波段,其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大,直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小,直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小;消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大,近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小,而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。     

人工制备生物颗粒结构对宽波段消光性能的影响

为研究多态生物颗粒对目标探测等电磁设备的影响,将制备出的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子,构建不同分枝数目和分枝长度的生物颗粒,采用离散偶极子近似法计算生物颗粒消光效率因子。结果表明:生物颗粒结构对宽波段消光性能存在较大影响。远红外波段,生物颗粒消光性能与分枝数目和分枝长度成正相关;毫米波段,生物颗粒消光性能与颗粒分枝长度成正相关,与分枝数目关系很小。在研究消光效率因子与分枝数目和分枝长度关系的基础上,构建了生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型。模型的构建将为生物颗粒宽波段消光性能研究以及形态控制提供参考。     

Au纳米粒子二维周期阵列的LSPR消光特性分析

采用离散偶极子近似(DDA)方法,对不同间距的Au纳米粒子阵列在不同介质情况下的消光特性进行仿真分析。分析结果表明,消光峰值波长和强度随纳米粒子间距的减小而增大,但在间距较大的情况下折射率灵敏度基本不变。实验测量结果也表明,不同的密度分布的Au纳米球阵列对应了基本相同的折射率灵敏度。因此,在纳米粒子间距较大时,纳米粒子阵列局部分布的不均匀不会改变整体的折射率灵敏度,相同的消光峰值波长红移量对应相同的介质折射率变化量。     

膨胀石墨红外消光性能研究

膨胀石墨是一种新型多波段无源干扰材料.为测试膨胀石墨红外消光性能,在分析烟幕消光机理的基础上,利用烟箱测试了膨胀石墨烟幕对3～5 μm、8～12 μm两个波段红外的透过率与时间的关系曲线,用滤膜称重法测量了膨胀石墨烟幕在不同时刻的质量浓度,计算了膨胀石墨烟幕在两个红外波段的平均质量消光系数,分别为0.8013 m<'2>·g<'-1>和0.6187 m<'2>·g<'-1>.结果表明,膨胀石墨烟幕具有良好的红外消光和干扰效果,在红外对抗领域具有广阔的应用前景.     

抗红外烟幕材料及消光性能研究进展（特约）

为了促进抗红外烟幕材料研究和应用转化,从抗红外烟幕材料研制和消光性能研究两个方面对研究现状、存在的主要问题和发展趋势进行了系统分析。研究结果表明:炭黑型、红磷基等热烟材料以改进配方研究为主,层状超分子、超细陶瓷粉体、纳米粉体以及生物材料等冷烟材料在结构设计、合成技术、消光性能评价等方面取得显著成果。当前研究主要存在环境友好型烟幕材料研究少、消光理论创新难等问题。低费效比、环境友好的抗红外烟幕材料将成为该领域的发展重点。     

红外波段气溶胶粒子光学特性的数值计算

气溶胶是大气电磁环境中的重要组成部分,气溶胶粒子的光学特性是研究红外遥感、目标探测等激光传输特性的一个关键问题。依据粒子电磁散射理论,利用离散偶极子近似方法对不同形状、不同成分气溶胶粒子的光学特性进行计算,得到气溶胶粒子散射截面、吸收截面及不对称因子等光学特征量在0.71～11μm波段的数值结果。结果显示:入射光波长、气溶胶粒子折射率及气溶胶粒子形状是影响气溶胶粒子光学特性的主要因素。散射截面、吸收截面及不对称因子等光学特征量的数值结果也为研究气溶胶中红外激光的传输特性提供了参考依据和计算方法。     

纳米碳纤维烟幕红外消光性能研究

利用烟幕箱测试分析了纳米碳纤维作为烟幕干扰材料的红外消光性能.在容积为20 m3烟幕箱中喷洒20g不同尺寸分布的纳米碳纤维,通过测量激光透过率和烟幕浓度,得到纳米碳纤维对1.06μm和10.6μm两种波长的激光最大质量消光系数分别为2.1304m2·g-1和1.2362m2·g-1;利用红外热像仪通过对靶标图像的观测记录,表明纳米碳纤维烟幕在8μm～12μm波段也具有显著的红外图像遮蔽能力.     

多分散生物凝聚粒子10.6μm激光消光性能研究

基于弹道粒子-团簇模型,模拟了多分散生物凝聚粒子模型,采用离散偶极子近似方法计算了具有不同孔隙率、原始颗粒数量、粒径分布方式的多分散生物凝聚粒子模型的消光系数,分析了孔隙率、原始颗粒数量和粒径分布对凝聚粒子消光特性的影响。结果表明:多分散生物凝聚粒子的消光系数随着孔隙率的增大而减小;凝聚粒子包含的原始颗粒数量越多,粒径分布的均值越大,消光系数越大;粒径分布方差对消光系数没有明显的影响。本研究结果为全面理解生物凝聚粒子的消光性能以及生物消光材料的制备提供了参考。通过改变生物凝聚粒子的孔隙率、原始颗粒数量和粒径分布可以提高生物材料的消光性能。     

典型气溶胶粉体红外消光性能研究（特约）

气溶胶粉体是烟幕弹药的核心组成部分,其红外消光性能直接决定了烟幕的红外遮蔽效果。选择石墨粉和铝粉两种典型的气溶胶粉体作为研究对象,通过烟箱实验,测量了不同粒径的两种材料的质量消光系数,分析了粉体粒径对气溶胶红外消光性能的影响,探讨了引起两者红外消光性能差异的原因,考察了在烟箱实验中目标温度等因素对测试结果的影响。结果表明:对于所测试的几种样品,在同等条件下,气溶胶粉体粒径越小,其质量消光系数越大,红外消光性能也就越好;铝粉的红外消光性能要好于石墨的,1 000目铝粉的中红外（3.7～4.8 μm）和远红外（7.5～14 μm）质量消光系数为分别为1.78 m2/g和2.01 m2/g,显著优于1 000目石墨粉体的值（1.02 m2/g和1.01 m2/g）,石墨与铝粉之间的分散性、径厚比和折射率等特性的差异是导致这一现象的主要原因;烟箱实验中,目标和背景的初始温度对测试结果影响较大,应该对它们进行合理设置,以提高测量的准确性。     

人工制备红外消光材料及其消光性能研究进展（特约）

作为消弱红外成像设备或系统性能的重要手段,人工制备的红外消光材料成为各国争相研究的对象,并取得了阶段性的研究成果。从金属材料、膨胀石墨、纳米材料、水基泡沫、生物材料和复合材料等方面介绍了人工制备红外消光材料的研究现状,阐述了粒子-团簇、团簇-团簇等消光材料粒子凝聚模型,介绍了Mie散射方法、离散偶极子近似方法、T矩阵方法和时域有限差分法等几种典型的消光性能计算方法。分析认为,未来人工制备的红外消光材料将朝着持续时间长、成本低、施放形式多样和环保无毒等方向发展。     

微米级可膨胀石墨的制备和表征

选择冰醋酸和浓硫酸为插层物质,从反应物配比、反应温度、反应时间、干燥温度等方面探讨了微米级可膨胀石墨的制备工艺,并对产品粒径、表面形貌和红外消光能力进行了表征.实验结果表明,选择合适的反应物,并控制好反应物比例、反应温度和时间以及干燥温度等工艺条件,即可制得符合要求的微米级可膨胀石墨,该石墨在中、远红外区比微粉石墨具有更好的红外消光能力.     

对红外烟幕消光机理及性能的研究

烟幕作为一种无源干扰手段,具有"隐真"和"示假"的双重功能,在现代战争中的作用越来越大,应用频率也越来越高.从分析红外烟幕的消光机理出发,通过建立简化的计算模型,在二流法下解辐射传递方程,理论上对红外烟幕的消光性能进行了计算,并通过举例对烟幕的消光性能进行了分析.结果表明:理论计算与烟幕的实际消光性能比较吻合,为烟幕在...     

纳米石墨烟幕对红外激光的消光特性研究

文中分析了纳米石墨作为烟幕干扰材料的吸波特性,在喷洒纳米石墨质量不同的情况下,利用烟幕箱测试了1.06μm和10.6μm两种波长激光透过率与时间的关系曲线,用滤膜称重法测量了纳米石墨烟幕在不同时间段的质量浓度,从而测得了纳米石墨对两种红外激光的平均质量消光系数,分别为1.2791m2·g-1和1.0252m2·g-1,表明纳米石墨对红外激光具有显著的干扰效果.     

膨胀石墨对红外/毫米波复合干扰平均消光参数计算

将膨胀石墨蠕虫近似为圆柱体,通过T-矩阵方法计算在3mm/3μm和8mm/8μm波长处平均消光参数,得到了平均消光参数随柱体长度和折射率的变化规律,对膨胀石墨在红外/毫米波复合干扰中的使用有一定的指导意义.     

新型泡沫干扰剂的红外消光系数测试研究

为评价泡沫干扰剂的红外消光性能,采用热像仪遥测光谱仪对泡沫的红外消光系数进行了测定,给出了热像仪和光谱仪测定泡沫红外消光系数的方法,并对比了两种方法的测定结果.结果显示,两种方法所测结果相近,能比较客观地反映泡沫的红外遮蔽干扰能力.研究认为,这两种方法均操作简单并具有较高的精度,可用于泡沫的消光系数测试,为保证测试结果的可靠性,这两种方法应配合使用.     

抗红外烟幕遮蔽剂CuCl2-NiCl2-GIC的研究

采用定量混合法,以微粉石墨为主体材料合成出2、3阶CuCl2-NiCl2-GIC,应用XRD技术对其层间结构进行表征,结果证实所得产物以混阶形式存在,其中2、3阶CuCl2-NiCl2-GIC的特征层间距为1．474nm和1．753nm。用扫描电镜观测样品的表观形貌,并进行选区成份分析。通过考核CuCl2—NiCl2—GIC的粒度分布、沉降速度及质量消光系数,证实该物质对工作在红外波段的军用电子器材具有良好的干扰功效。     

烟幕粒子粒度的分形特征及红外消光性能研究

以分形理论为基础,提出了一种表征烟幕粒子粒度特征的指标——粒度分形维数(D),研究了烟幕粒子粒度的分形特征.研究表明,烟幕粒子的粒度分布是分形的,烟幕中大颗粒占的比例越高,粒度分形维数越小,基于米氏理论的红外消光性能也越好.粒度分形维数(D)可用于表征烟幕粒子粒度分布的特征,为烟幕系统的研究提供了一种新思路.     

烟幕消光性能数值计算方法发展现状

粒子光散射模型是计算烟幕材料消光性能的理论基础,也是研究物质与电磁波的作用原理以及从理论上设计先进光电干扰材料的关键。详细介绍了在烟幕材料计算领域广泛应用的几种数值计算方法,包括T矩阵法、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain Method,FDTD)、有限元法(Finite Element Method,FEM)和离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法。描述了这些方法的发展历程、优缺点和应用现状,并指出了烟幕粒子消光计算与模拟的发展方向。