مرکز انجمنهای تخصصی

 بسم الله الرحمن الرحيم
 


 Matching Performance among Visible and near Infrared Coating, Low

Infrared Emitting Coating and Microwave Absorbing Coating  

بررسي و تطبيق عملكرد بين پوشش ها در منطقه مرئي و نزديك به اشعه فرو سرخِ طيف سنجي، پوشش هاي با

انتشار پايين فروسرخ و پوشش هاي جاذب امواج مايكروويو 

 [External Link Removed for Guests] 

چكيده

   اين مقاله ، عملكرد پوشش ها در منطقه مرئي (visible) و نزديك به اشعه فروسرخ (infrared) ؛ پوشش هاي با تشعشع كم امواج

فرو سرخ و پوشش هاي جاذب امواج مايكروويو مورد بررسي قرار گرفته است.

در آزمايش تجربي نتيجه تاثيراتي از پارامترهايي پهناي باند در منطقه مرئي (visible) ؛ نزديك امواج فروسرخ (8-14 ميكرومتر) و (3-5

ميكرومتر) در طيف سنجي فروسرخ نمايش داده شد ، همچنان كه امواج رادار در منطقه 8 تا 18 گيگاهرتز مي باشند و زماني كه اين 3

ماده از يك لايه از ساختار و مكانيزم ماده باشند . توانايي جذب امواج مايكروويو ماده به سختي تغيير كرد. 
طنين پيك در فركانس هاي كمتر، حركت مي كند ؛ مانند ضخامت قسمت مرئي ، نزديك پوشش انتشار كم امواج فروسرخ افزايش مي يابد.

اين مشكل مي تواند با كنترل ضخامت ماده برطرف شود. به عبارت ديگر مكانيزم نظر فروسرخ افزايش مي يابد ،‌همچنان كه ضخامت منطقه

مرئي نزديك امواج فروسرخ پوشش افزايش مي يابد.

نتيجه آزمايش تجربي اين مكانيزم ماده با انعكاس طيف سنجي پارامترهاي مرئي و منطقه نزديك فروسرخ اين شد كه آن ها شبيه زمينه

(طيف سنجي ) طبيعي خود هستند. 

مقدمه

در گذشته مواد موجود جهت استتار و مخفي ماندن تنها در مناطق مرئي و نزديك به محدوده فروسرخ در طيف سنجي الكترومغناطيسي ، يا

در منطقه مرئي ، نزديك فروسرخ و مناطق راداري پوشش دهي مي شدند ولي نه در تمامي اين محدوده ها و در يك ماده مشخص .

كشورهاي پيشرفته نظامي توجه خود را معطوف به محدوده فروسرخ در علم طيف سنجي امواج ماكروويو مواد رادارگريز كردند كه از نمونه

هاي عملي و موفق اين موضوع مي توان به هواپيماهاي B-2 و F 117 اشاره نمود. مواد رادار گريز در آينده پارامترهايي از تاثيرات پهناي باند

منطقه مرئي (visible) نزديك فروسرخ و قسمت فروسرخ طيف سنجي ، همانند محدوده مايكروويو از امواج سانتينتري تا امواج ميليمتري

خواهند بود. براي رسيدن به اين هدف 2 مكانيزم مي تواند اتخاذشود.

يك راه ساخت يك ماده كه در همه محدوده قابل ديد ، نزديك فروسرخ ، محدوده فرو سرخ و ناحيه مايكروويو موثر باشد ، است .اين يك ماده

سازگار چند طيفي است كه معمولا يك لايه باريك (فيلم) و نيمه رسانا مي باشد. راه ديگر ساخت ماده اي در قسمت مرئيِ نزديك فرسرخ،

به ترتيب نشرپايين فروسرخ و ماده جاذب امواج مايكروويو ، جهت تركيب 3 ماده در يك ماده كه 3 ويژگي بالا را داشته باشد. اين راه براي

پوشش دادن مناسب است و اين مقاله در مورد اين موضوع ، بحث و مطالعه نموده است. جذب امواج مايكروويو نتيجه رابطه ساختاري ماده ،

پرميتيويتي (واحد اندازه گيري الكتريسيته بر حسب فاراده) ، نفوذ پذيري و ضخامت ماده مورد نظر مي باشد. اين ويژگي ها مي توانند با

طراحي مناسب رايانه اي ماده جهت كاربرد در قدرت انتقالِ تئوري تابعيت (sequence) مي تواند عملكرد تطبيقي را در پارامتر هرلايه ارتقا

دهد. در كشور چين پژوهشكده هاي علمي به منظور طراحي تطبيق مقاومت امواج مايكروويو ساخته شده است.


آزمايش
پوشش جاذب امواج مايكروويو با تركيب ايپوكسي رزين و نانو ذره هاي كربنيله شده Fe - Ni و يا ذرات اصلي فريت كه به وسيله افشانه

(اسپري) يا شانه زني (براشينگ) آماده شده اند ، به وجود مي آيد. يك ورق آلومينومي با ابعاد 180 * 180 به عنوان زير لايه در نظر گرفته

شده است. ضخامت پوشش جاذب امواج مايكروويو 2 سانتيمتر يا بيشتر در نظر گرفته شده است. انعكاس امواج با روش بازتابي پشتي

اندازه گيري شده است.

اطلاعات اوليه ،شامل اختلاف فركانس Δf و جذب پيك طنين امواج و پهناي باند جذب كننده بيش از 20 دسيبل گزارش شد بعد از پوشش

جاذب امواج مايكروويو و پوشش هاي باتشعشعات اندك فروسرخ كه در مكانيزم ساختاري ماده تركسيب شده اند ، در شكل 1 مشخص

شده اند. پوشش هاي با تشعشع كمتر امواج فروسرخ تركيب شده اند با رنگهاي با تشعشع كم و رزين اكلريك اصلي كه با اسپري آماده

شده بود.

يك قطعه آلومينيومي به اندازه 40 ميليمتر به عنوان زير لايه استفاده شد. ضخامت پوشش با قابليت جذب كم امواج فروسرخ ؛ 40 ميكرومتر

يا بيشتر در نظرگرفته شد. تشعشع فروسرخ به وسيله دستگاه حرارت سنج تصويري (AGA780) محاسبه شد.



اصول تركيب
ساختار چند لايه اي در شكل 1 نشان داده شده است. من مي توانم در تحقيق و بررسي چند طيفي ماده از قانون مورد نياز براي تكنيكي

مناسب كه به پهناي باند استتار نياز دارد ، استفاده كنم. در نظر گرفتن ساختار و مكانيزم ماده ، بايد عملكرد تطبيقي خوبي ميان ناحيه

مرئي و نزديك به فرو سرخ در بالاي پوشش ، همچنين پوشش با انتشار كم فروسرخ و ماده جاذب مايكروويو داشته باشد. تطبيق عملكرد

نفوذ هركدام بين ويژگي عدي 2 نوع ماده كه هركدام به نوبت روي پوشش و زير لايه از يك لايه ساختاري ماده قرار گرفته اند بستگي دارد.

اگر خواص مواد با يكديگر اختلاط نداشته باشد ، اين موارد با يكديگر تطبيق مي كنند.

  [External Link Removed for Guests] 
شكل1-تصوير شماتيك  

تشعشع فروسرخ پوشش به 2 نوع تقسيم بندي مي شود. نوع اول شامل پوشش هاي با قابليت جذب كم فروسرخ و بازتاب بالاي زير لايه

مي باشد. نوع دوم مركب از رزين شفاف فروسرخ و پركننده (filler) بازتابي زياد مي باشد.اين تشعشع به زير لايه نفوذ نمي كند ، زيرا كه

اين پوشش سطح زياد و حجم بالاي از بازتاب دارد و پرتوهاي فروسرخ نمي توانند از پوشش عبور كنند. اين ماده يك نوع ماده غير حساس به

ضخامت مي باشد.

راههاي بسياري براي جذب امواج مايكروويو وجود دارند. مواد حاضر نظير پوشش هاي جاذب مايكروويو و مكانيزم موادي كه در بدنه هواپيما

به كار رفته اند ، بر پايه جذب و اصول تداخلي به كار گرفته شده اند. آنها مي توانند امواج مايكروويو را در محدوده اي از ضخامت جذب كرده و

به سطح بالايي منعكس كنند. جدب ميبايستي افزايش و انعكاس كاهش يابد تا كاملا جاذب هاي پهناي باندمطابق قانون عريض شوند .

مواد جاذب امواج مايكرويو هميشه تشعشعات بالاي فروسرخ دارند ، در نتيجه آنها با نوع اول پوشش هاي انتشار دهنده فروسرخ هماهنگي

و تناسبي ندارند و تنها با نوع دوم مطابقت دارند. پوشش هاي با تشعشع كم فروسرخ ، به دليل استفاده از پودر فلز كه معمولا پركننده

(filler) مي باشد ، پرميتيويتي (واحد اندازه گيري الكتريسيته بر حسب فاراده) بالايي دارند . بعد از اين مورد پوشش به منظور پوشش دهي

مواد جاذب مايكروويو ، توانايي جذب كنندگي مطابق شرح زير ممكن مي شود.

طنين پيك در جهت فركانس كمتر حركت مي كند ، اين موضوع به دليل اين است كه پوشش با تشعشع اندك فروسرخ ضخامت ماده حاصل

را افزايش مي دهد. نتيجه طنين فركانس بستگي به پرميتيوي نشر فروسرخ پوشش كه وابسته به تشعشع فروسرخ پوشش مي باشد

، دارد. جذب پرتوهاي امواج كاهش مي يابد . اين موضوع نتيجه غيرفرومغناطيسي تشعشع كم فروسرخ پوشش مي باشد. اگر ضخامت كم

باشد ، اين موضوع تاثير اندكي در مقايسه با ضخامت كل ساختار ماده ، يا مقاومت تطبيقي لايه به كار رفته دارد. دارد.

جذب امواج مايكروويو كاهش مي ياد . بازتاب امواج مايكروويو روي سطح در پوشش با تشعشع فروسرخ با بازتاب مرز سطحي بالايي پوشش

اصلي جاذب مايكروويو اختلاف دارد كه در نتيجه حالت تداخلي الكترومغناطيسي پوشش از ماده اصلي جاذب رادار گسسته مي شود و

بدون خنثي سازي قسمتي از بازتاب انرژي . اين تاثير با انتشار فروسرخ پوشش كه معمولا به پرميتيويتي بستگي دارد ، ربط دارد.

عملكرد تطبيقي بين پوشش با تشعشع كم فروسرخ و مواد جاذب امواج مايكروويو ، پرتوهاي فروسرخ و مايكروويو را در نظر بگيريد بايد از ميان

منطقه مرئي و نزديك فروسرخ روي سطح عبور كنند ؛ در نتيجه بايد تا آن جا كه ممكن است ضريب جاذب امواج فروسرخ روي پوشش اندك

باشد. اين پوشش رويي سطح تركيبي از رزين شفاف مادون قرمز ، رنگ شفاف مادون قرمز و پركننده مخصوص (filler) باشد. نفوذ پذيري

الكتريكي و نشت پذيري اين مورد بسيار اندك است كه مربوط به كاهش اختلاف بين بازتاش مايكرووو در انتشار كم فروسرخ و خط مرزي

سطحي با لايه اصلي مواد جاذب مايكروويو است و در نتيجه نشان مي دهد قابليت جذب ماده بعضا افزايش پذير است. قسمت بالايي

پوشش در سراسر ضخامت ماده گسترش مي يابد و طنين پيك را ناپايدار مي كند . اين نوع از پوشش بالايي نوعي از پوشش حساس به

ضخامت مي باشد.

ادامه دارنه ...

محاسبه عملكرد تطبيقي پارامترهاي الكترومغناطيسي

مطابق قانون تطبيقي مقاومت ظاهري، نيروي مصرف شده مقاومت روي سطح در لايه (kth) چند لايه نشان داده شده در شكل 2 مي تواند به صورت زير نوشته شود :


 [External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests]
[External Link Removed for Guests] 
و ضرايب فرمول از z به ترتيب برابر ، پرميتيويتي ، تراوايي(نقوذ) ، ثابت گسترش انتشار ، مقاومت ويژه و عمق لايه (kth) مي باشند.تابع

فركانس ، c سرعت نور و ساير ضرايب به ترتب برابر مقاومت نيروي مصرفي ، نفوذپذيري و پرميتيويتي خلا مي باشد.نرخ انعكاس امواج

مايكروويو در رابطه بين لايه (nth) و هوا مي تواند به صورت زير بيان شود:

 [External Link Removed for Guests]  [External Link Removed for Guests] 
نرخ پراكندگي امواج مايكروويو در واحد دسيبل به صورت زير فرض مي شود:نرخ انعكاس R ،‌ نيروي مقاومت ظاهري (n) مواد چند كاربري به

روش تكرار شوندگي مطابق معادله (1) و (6) مي توانند محاسبه شوند. مطابق معادله نخستين، جذب امواج مايكروويو رابطه اي با هرلايه

از ماده چند لايه اي دارد. جدب امواج مايكروويو بيشتر است تنها اگر ميان پرميتيويتي ، نفوذپذيري و عمق هر لايه به اندازه مطلبوبي تركيب

شوند. به دليل اين كه خاصيت تشعشع انديك فروسرخ پوشش و ماده جاذب امواج مايكروويو با هركدام از يكديگر تداخل مي كنند، مقاومت

در تداخل بالاي بين دو ماده جلويي مي تواند مانع ورود امواج مايكروويو به داخل هر لايه شود. به منظور رسيدن به تركيبي با عملكرد مناسب

ساختار چمد لايه به صورت كاربردي در آزمايش در شكل 1 نشان داده شده است.

 [External Link Removed for Guests] 
عمق پارامتر هرلايه در جدول 1 نشان داده شده است . نتيجه نظري محاسبه بهينه سازي به وسيله رايانه در شكل 3 نشان داده شده

است.با توجه به شكل 3 ؛ توانايي جذب امواج مايكروويو به سختي تغيير مي كند و طنين پيك در فركانس كمتر حركت مي كند ، به طوريكه

ضخامت انتشار كم فروسرخِ پوشش افزايش مي يابد

 [External Link Removed for Guests] 

 بحث و نتيجه گيري 

تطابق رابطه بين تشعشع كم فروسرخ روي پوشش و پوشش جاذب مايكروويو يك زيرلايه تشعشع كم فروسرخ پوشش (8-14 ميكرومتر، 3-5

ميكرومتر)، قابليت جذب امواج مايكروويو در پوشش نانومتري جاذب (18 - 8 گيگاهرتزي) Fe - Ni و پوشش فريتي جاذب با تغيير در ضخامت

پوش انتشار دهنده فروسرخ را دارد. با به دست آوردن اطلاعات مقدماتي و محاسبات اوليه ، اختلاف فركانس Δf و جذب پيك طنين و پهناي

باند جاذب بيش از 20 دسيبل اصلي دانسته شد ، پس از پوشش مايكروويو و پوشش با نشر كم فروسرخ كه در ماده تركيب شده و

مكانيزم ساختاري ماده را در شكل 1 نشان داده شده است.


در شكل 4 اختلاف فركانس Δf طنين پيك با افزايش 1 ميليمتر ضخامت در تشعشعات كم فروسرخ پوشش نشان داده شده است،

مطابق شكل 4 ، كمتر منتشر شدن امواج كم فروسرخ پوشش ، اختلاف فركانس Δf طنين پيك بيشتري دارد.

[External Link Removed for Guests]

زماني كه تشعشع فروسرخ در محدوده (8 - 14 ميكرومتر ، 3 - 5 ميكرومتر) از 0.22 تا 0.93 است ، اختلاف فركانس Δf طنين پيك از 0.14

تا 0.0004 گيگا هرتز است.پوشش نانومتري Fe - Ni كربونيله شده ، همان تطبيق و هماهنگي پوشش جاذب فريتي را داراست. شكل 5

منحني رابطه بين ضخامت نشر كم فروسرخ پوشش كه در مكانيزم و ساختار يك ماده همراه با ساختار مربوطه در شكل 1 نشان داده شده

اند.انتشار كم فروسرخ پوشش، و به ترتيب برابر برابر با 0.25 ، 0.32 0.53 ، 0.75 و .093 مي باشد. همانطور كه در شكل 5 نشان

داده شده است ،‌جاذبه طنين پيك در نوسان نزديك 1 دسيبل به همراه با افزايش ضخامت پوشش كم منتشر كننده امواج فروسرخ در

انتشار فروسرخ (3 -5 تا دسيبل 8 - 14 دسيبل) سختي تغيير كرد ؛ محدوده آزمايش از 0.25 تا .093 بود.شكل 6 منحني مربوط به رابطه

انتشار كم فروسرخ و پهناي باند جاذب بيش از 15 دسيبل پس از پوشش جاذب مايكروويو و نشر كم امواج فروسرخ پوشش كه در ماده

تركيب شده اند كه به همراه ساختارشان در شكل 1 نمايش داده شدند.انتشار مربوط به نشر اندك فروسرخ پوشش در B3 , B2, B1,B4 و

B5 به ترتيب برابر 0.25 ، 0.32 ، 0.75 و 0.93 مي باشد. شكل 6 نشان دهنده تاثير ضخامت پوشش با تشعشع كم فروسرخ درپهناي باند

كه جدب كنندگي بيش از 15 دسيبل مي باشد. شكل 6 همان خصوصيات شكل 5 را دارد كه جذب پهناي باند در انتشارات فروسرخ (8 -

14 ميكرومتر ، 3 - 5 ميكرومتر ) تغير مي كند ؛ محدوده آزمايش بين (0.25 تا 0.93 ) بود.نتيجه اوليه پوشش جاذب نانومتري Fe - Ni

كربونيلي شده همان خصوصيات پوشش جاذب فريتي را داشت. مطابق اين بحث كه مواد جاذب امواج مايكروويو چه تاثيري بر انتشار امواج

فروسرخ در تشعشع كم فروسرخ پوشش دارند. آزمايش نسان داد كه سطح جاذب مايكروويو ماده معمولا تشعشع فروسرخ بالايي

دارند.شكل 7 نشان دهنده منحني هايي مربوط به رابطه بينضخامت پوشش انتشار دهنده اندك فروسرخ و نشر دهنده فروسرخ است. در

شكل 7 نشر اندك فروسرخ C2 , C1 و C3 به ترتيب برابر 0.53 ، 0.33 و 0.25 مي باشد. در صورتي كه ضخامت پوشش انتشار دهنده

فروسرخ بيشا از 20 ميكرومتر ، كه مي تواند انتشارات زياد سطحي مواد جاذب رادار و انتشار فروسرخي با (3 - 5 تا 8 - 14 ميكرومتر) را

پوشش دهد تا ماده به مقدار ثابتي برسد . در محدوده ضخامت 20 تا 100 ميكرومتر انتشارات اندك فروسرخ پوشش ، نشر فروسرخ به

سختي تغيير مي كند.مطابق شكل 8 ؛‌ انتشار پوشش نانومتري كربنيلي شده Fe - Ni ؛ كه زير سطح لايه كمتر از پوشش جاذب فريتي و

زيرلايه نزديك 0.3 يا در اين حدود مي باشد.اين موضوع نتيجه حالت زير سطحي مي باشد.

 [External Link Removed for Guests] 


تطبیق رابطه بین منطقه مرئی (visible) و نزدیک فروسرخ طیف سنجی پوشش رویی و نتیجه گیری مربوط به سطح زیرین ماده


نتیجه گیری این که زیر سطح ماده به صورت یک ماده دو لایه ای از ماده جاذب امواج ماکروویو (8 تا 18 گیگاهرتز) همانند یک زیرسطح با

نشر اندک فروسرخ (8-14 ، 3-5 میکرومتر) می باشد. طول موج منطقه مرئی و نزدیک به شعاع فروسرخ کوتاه است ؛ درنتیجه خواص آن

ها بسیار اندک تحت تاثیر ضخامت پوشش می باشد.این پوشش رویین در منطقه امواج مرئی قابل دید و منطقه نزدیک فروسرخ طیف

سنجی از رزین مخصوص ، رنگ و پرکننده مخصوص (filler) که با استفاده از تکنولوژی مخصوص ساخته شده است و با کاراکترهای طیف ان

انعکاسی در منطقه مرئی و قابل دید و نزدیک منطقه فروسرخ که شبیه زمینه طبیعی آن بوده و در شکل 9 نمایش داده شده است.در

شکل 10 ، نشر در تشعشعات کم امواج فروسرخ در پوشش های D1 D2 , و D3 به ترتیب برابر 0.08 ، 0.31 و 0.59 می باشد. مطابق

شکل 10 ، مکانیزم انتشار فروسرخ ماده تحت تاثیر ضخامت پوشش رویی بسیار زیاد و انتشار کم فروسرخ پوشش قرار دارد. انتشار فروسرخ

تماما افزایش می باشد ، همچنانکه ضخامت پوشش بالایی افزایش می یابد. تشعشع اندک پوشش ساطع کننده کم فروسرخ؛ نتیجه

مکانیزم ماده با توجه عدم تغییر در ضخامت پوشش رویی ماده می باشد.رزین های مختلف ، رنگ و پرکننده های مخصوص(fillers) شفافیت

فروسرخ مختلفی دارند ؛ درنتیجه مکانیزم تشعشعات ماده که دارای پوشش های رزینی مختلفی بود ، متفاوت خواهد بود. به منظور افزایش

خواص فروسرخ در مکانیزم ساختاری ماده ، شفافیت رزین ، رنگ و پرکننده مخصوص باید گزینش صحیح شوند و نشر فروسرخ پوشش نشر

دهنده کم فروسرخ تا آنجا که ممکن است ، کم باشد.همان طور که در شکل 11 نشان داده شده است ، جذب امواج مایکروویو در مکانیزم

ساختاری ماده اندکی بهبود یافته است. کاهش طنین پیک فرکانس به سمت کم و کمتر با تنظیم ضخامت پوشش جاذب امواج مایکروویو

می تواند رفع شود.

 [External Link Removed for Guests] 
ادامه دارد ....

نتیجه گيري

الف ): محدوده انتشار امواج فروسرخ در آزمایش (8 – 14 ، 3 – 5 میکرومتر) از پوشش کم نشر دهنده فروسرخ از 0.22 تا .093 جذب

مایکروویو (8 – 18 گیگاهرتز) كه درنتیجه مکانیزم ماده که به سختی تغییر می کرد و حرکت پیک طنین در فرکانس کمتر همانند ضخامت

پوشش با تشعشع اندک فروسرخ افزایش یافت. انتشار کم فروسرخ ، سبب اختلاف بیشتر پیک طنین می باشد. پوشش جاذب نانومتری

Fe – Ni کربنیلی شده همان مطابقت مربوط به پوشش جاذب فریتی را داراست.

ب ): ضخامت ایجاد شده در پوشش با قابلیت نشر اندک اشعه فروسرخ در حدود 20 میکرومتر بود که این می تواند پوشش سطح با انتشار

بالای مواد جاذب امواج ماکروویو را پوشش دهد و انتشار فروسرخ را به (8 -14 ، 3 – 5 میکرومتر) برساند تا ماده به مقدار پایداری برسد. در

پوشش با تشعشعات کم فروسرخ و در محدوده ضخامت 20 تا 100 میکرومتر ، انتشار فروسرخ به سختی تغییر می کند.

پ): تشعشع فروسرخ حاصل از مکانیزم ساختاری ماده افزایش می یابد و جذب تشعشع امواج ماکروویو (8 – 18 گیگاهرتز) به سختی

تغییر می کند ؛ همچنانکه ضخامت ناحیه قابل دید و نزدیک فروسرخ پوشش بالایی در طیف سنجی افزایش می یابد.

این موضوع به وسیله افزایش شفافیت فروسرخ پوشش رویی و کنترل ضخامت رفع شود. نتیجه این که پارامترهای طیف سنجی انعکاسی

ماده شبیه به زمینه قسمت مرئی و نزدیک به منطقه فروسرخ بود.

ت): راههای موجود به منظور امکان ساخت یک ماده با کارکرد در ناحیه مرئی ، نزدیک فروسرخ در محدوده طیف سنجی برابر با

(8 – 14 ، 3 – 5 میکرومتر) و محدوده مایکروویو (18 – 8 گیگاهرتز) بود. به منظور سازگاری کاربرد محدوده فرکانس مواد جاذب امواج

مایکروویو ، ضخامت منطقه مرئی و نزدیک به فروسرخ پوشش و پوشش با تشعشع اندک فروسرخ ، هنگام ساختن و آماده کردن ماده چند

طیفی در نظر گرفته شود.

  شده    گروه    مركز انجمن هاي تخصصي  

[External Link Removed for Guests]