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【天工大系列科研成果-6】多波段多功能多孔泡沫膜

发布者:高盼盼发布时间:2025-09-16浏览次数:10

一、 成果简介

本研究以水性聚氨酯(WPU)为基体材料,采用化学氧化聚合法制备了聚苯胺(PANI),并将其与碳纤维粉(CFP)、空心玻璃微珠(HGM)作为功能填料,通过发泡技术与涂层工艺制备了多波段多功能聚氨酯基吸波材料。自研的多波段多功能吸波材料兼具电磁微波吸收、红外隐身、紫外防护、吸声降噪、保温隔热、抗渗等多种功能。在军事国防领域具有极其重要的战略意义,尤其是在军事基地、指挥所、弹药库等关键军事设施的伪装覆盖层应用中,其价值尤为突出。自研的材料能够显著提升设施的隐身性能,通过高效吸收电磁波和红外辐射,降低被雷达、红外探测设备发现的概率;且良好的紫外防护性能可以抵御外界紫外辐射对设施内物资及设备的损害。同时,其优异的吸声降噪和保温隔热特性,可有效减少声波和热信号的泄露,进一步增强设施的隐蔽性和防护能力。此外,自研材料的抗渗水、耐热空气老化和耐化学腐蚀性能,确保了其在复杂环境下的长期稳定使用,从而大幅提高关键军事设施的生存能力和作战效能。

二、 所属产业链

新材料

三、 应用领域

主要应用于军事基地、指挥所、弹药库等军事设施的伪装覆盖层

四、 应用前景

多波段多功能多孔泡沫膜独特的性能组合(电磁波吸收、红外隐身、紫外防护、吸声降噪、保温隔热、抗渗水、耐老化)使其主要应用于军事基地、指挥所、弹药库等军事设施的伪装覆盖层,具备多重功能:其一,能够有效吸收内部电子设备产生的电磁信号,防止敌方电子侦察系统的探测。其二,在红外波段能够实现与周围环境的热辐射融合,避免被红外热成像设备识别。其三,能够抵御外界紫外辐射对设施内物资及设备的损害,从而显著提升军事设施的隐蔽性与安全性。

五、 市场前景: 

1.市场规模

军事基地、指挥所、弹药库等设施的伪装覆盖层需同时应对电磁侦察、红外热成像和紫外辐射,全球军用伪装材料市场持续增长民用领域如通信基站电磁屏蔽(5G/6G)、户外装备抗紫外涂层(帐篷、防护服)、建筑隔热降噪材料等潜力巨大。

2.核心竞争力  

多波段兼容性:当膜的厚度为1.2 mm时,功能粒子含量为20 wt%,碳纤维粉粒径为1500目多波段多功能多孔泡沫膜的反射损耗在16.1 GHz时达到-15.86 dB,可以吸收96%以上的电磁微波,有效带宽3.4 GHz(覆盖常用雷达波段)红外发射率低至0.598,温差ΔT1.6℃,显著降低热成像识别率紫外防护:日光紫外线UVA透过率为0.01%,日光紫外线UVB透过率为0.02%UPF1866可以吸收99%以上的紫外线

(a)反射损耗;(b)介电常数实部;(c)介电常数虚部;(d)损耗角正切值;(e)红外发射率;(f)红外热成像;(g)紫外线防护系数


多功能集成与性能平衡兼具吸声(4812 Hz吸声系数0.90)、隔热(导热系数0.02985 W/(m·K))、抗渗(静水压4.87 kPa)及机械性能(耐磨>8万次),且力学性能优异(弯曲长度6.24 cm、抗弯刚度227.09 mH·cm、顶破强力272 N、断裂强力264.4 N、断裂伸长156.6 mm)。突破传统材料单一功能局限,减少军事设施多层防护的复杂度。

(a)吸声性能;(b)保温性能;(c)抗渗水性能;(d)断裂强力及断裂伸长;(e)顶破强力;(f)耐磨性能; (g)弯曲长度和抗弯刚度;(h)水接触角

性能成本与工艺优势原料为水性聚氨酯、碳纤维粉等常规工业材料,发泡-涂层工艺成熟,易于规模化生产且无需复杂设备。

3.潜在效益

军事效益提升设施生存率:降低电子侦察、红外探测和紫外损伤风险,增强战场隐蔽性。节省维护成本:耐腐蚀、抗老化(60℃紫外老化8hUPF>500),延长装备寿命。降本增效:单一材料替代多层防护系统,减少军事设施伪装成本30%以上。

4.社会价值

突破国外高端伪装材料技术封锁,助力我国军事装备自主可控响应十四五新材料规划中多功能复合材料重点发展方向水性聚氨酯基体无有机溶剂污染,比传统溶剂型涂层更环保。材料热稳定性好,减少高温应用场景的能源损耗。技术引领价值为多频谱兼容材料提供新范式,推动隐身材料从单一对抗智能自适应演进该材料以多波段兼容性为核心壁垒,通过低成本工艺实现军事与民用场景全覆盖,兼具显著经济效益和社会价值未来需进一步优化大规模生产稳定性,并拓展民用市场验证场景适应性。