可见光隐身涂料设计

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1、第’%卷第9期"##&年9月物理学报CD3(’%，BD(9，@2EF2G12H，"##&!###.%"9#:"##&:’（%#9）:%"!’.#’;<=;+>?@A<;@ABA<;!"##&

2、##&年%月$日收到修改稿）根据颗粒粒径与波长相比的不同情形，分别用粗粒子理论、细粒子理论和桥理论求得颗粒的光散射系数和吸收系数，从而得到含颗粒涂料的漫反射率(讨论了涂料参数如黏结剂和颗粒的光学常数、颗粒粒径和体积比等对漫反射率的影响(并以含钛白粉颗粒的涂料为例，介绍了可见光隐身涂料的计算机设计方法(关键词：非均匀涂料，涂料设计，可见光隐身!"##：)$*’+，)$&#身涂料是一种非均匀材料(涂敷到目标上形成涂层(!,引言由/012345.6074的二流理论，可以得到在无穷厚涂层的假设下，涂层用吸收系数和散射系数表示的漫［!］上世纪

3、$#年代以来，由于雷达隐身技术和红外反射率(所以，寻求涂料组成与吸收系数、散射系隐身技术取得了相当的进展，相关武器装备的生存数的关系就成为涂料设计的关键(能力有了显著提高(但是，仅采用雷达和红外隐身技作者注意到682理论在计算颗粒散射和吸收系术还不能使武器装备具备全天时和全频谱的隐身能数方面的应用，但我们认为682理论的计算过于复力(如美国采用雷达隐身技术的-.!!)战斗轰炸机，杂，况且在隐身材料的应用中，其实无需知道电磁场夜战时能避开敌方雷达的探测，但在白天，这种以天的角度分布(文献［"］在研究含颗粒的非均匀材料空为背景的黑色飞行

4、物却逃不过肉眼或光学设备的时，根据颜料颗粒粒径与波长相比的不同情形，采用观察(随着可见光技术侦察手段的不断改进，可见光不同的理论计算颗粒的散射系数和吸收系数(他们隐身技术必然要有新的发展，才能实现所谓的‘全面的方法在探讨矿石的红外光谱以及月球、火星遥感隐身’(光谱分析上都获得了成功(本文的作者之一曾发展可见光隐身又称视频隐身技术，是针对人的目了他们的理论，用以研究含颗粒的非均匀材料光学［%—*］视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术(其目性质(本文用这些理论来探究可见光隐身涂料的是要求目标的反射率尽可能与周围环境的反射率的设计问题

5、(一致(隐身的主要技术途径有特殊照明系统、亮度和本文的理论能够定性乃至半定量地描述涂层反颜色可调的奇异蒙皮、电致变色薄膜和烟幕遮蔽等射率与涂层结构参数的关系，从而提供可见光隐身等(而在目标表面涂敷由颜料颗粒和黏结剂组成的涂料的计算机量化设计手段(涂料是改变其反射率特性的一种简单方法(可见光隐身涂料设计就是要研究不同配方与颜色的关系("(非均匀涂层的漫反射率在涂料研制的初级阶段，多采用所谓“炒菜”式方法来摸索涂料的最佳配方，带有一定程度的盲目性，试当外界光入射到涂敷在目标上的涂料，即涂层验的工作量也大(为了尽可能降低研制成本，建立相时

6、，进入涂层的光会受到颗粒的散射(涂层的反射比关的反射率理论，编制程序，进行量化的计算机实均匀介质复杂得多(在/012345.6074的二流理论验，是材料在微观尺度上的设计，符合当前材料科学中，忽略涂层的边缘效应，进行一维分析(把通过垂发展的必然趋势(直于传播方向单位面积的漫辐射功率看作有两个相由颜料颗粒和基料黏结剂两者组成的可见光隐反方向的能流构成，这就是二流模型的基本思想(由’%!(物理学报C’卷文献［!］，当涂层表面没有镜反射，且厚度为无穷大论是用所谓的)*+,-./0)*+,-/介质折射率来解决这个时（是通常情况的极好近似）可

7、得涂层的漫反射率问题的&!为涂料的散射系数和吸收系数与单个颗粒散射截%面和吸收截面有关，单位体积内有#个颗粒的散射!!!!"!#"$!(")#%(")，（!）系数"为式中!为涂层中单位体积的吸收系数，"为单位体""!’#（"1#".2%），（%）积的散射系数&两者的量纲都是长度的倒数&可见，吸收系数!为体系的漫反射率与吸收系数与散射系数之比有关&!"!’#"3#4!（!$$）%!2#，（’）图!表示了它们之间的函数关系&当体系的吸收趋式中的"，"和"分别为单个颗粒的后向、横向散1.3于零时，漫反射率趋于!；而当体系无散射时，漫反射截

8、面以及吸收截面&这些截面的具体定义和相应射率趋于零&公式，见文献［’］（&’）式中的后一项考虑了黏结剂的吸收，$是颗粒的体积比，%是黏结剂的消光系数，!#是光波波长&下面就分别描写颗粒的散射截面和吸收截面的求法&!"#$粗粒子理论粗粒