防红外迷彩织物专利技术分析

赵硕 吴万涛

纺织业是我国的传统产业，近年来受到东南亚等更廉价劳动力市场的影响，我国纺织业正在经历着由劳动密集型产业到创新型、技术型产业的转型。防红外迷彩织物是饱含科技含量的创新型纺织品，其相关研究一直受到各国军方的高度重视。

迷彩印花织物多用于军队的作战服、睡袋、帐篷等，由于迷彩色都是根据周围环境设计的，所以很利于伪装和隐蔽。常见的迷彩印花有沙漠迷彩、森林迷彩、绿地迷彩等。但是，普通的迷彩印花织物的伪装作用仅在可见光下有效，而在高科技侦查手段如红外线侦查等条件下完全没有任何伪装作用。因此，发展防红外迷彩印花成为现代军用迷彩织物新的基本需求。高性能的红外迷彩伪装织物能够提高军队的生存能力、安全性以及战斗力。目前随着探测技术的发展，防红外迷彩织物不仅需要有近红外伪装能力，还要有热红外伪装能力[1]。

1 防红外伪装原理

红外线是一种波长在0.76～1000μm的电磁波。表面温度在绝对零度以上物体，都会以红外线的形式向外界辐射。除了1～3μm、3～5μm、8～14μm这3个波段，红外线在其他波段的传输过程中辐射能量会逐渐衰减。军事上的红外侦测主要是对目标3～5μm和8～14μm波段红外信号的收集，再通过热成像技术实现对目标的全天候侦查。

热成像技术的理论基础是斯蒂芬—玻尔兹曼定律，根据该定律，物体的红外辐射能量为：M=εσT4，其中M是辐射强度，ε为发射率，σ为玻耳兹曼常数，T为绝对温度。热成像的工作原理是利用目标和背景之间红外辐射差异也就是目标和背景在温度和发射率上的差异来成像。这些差异的分布是决定红外探测效率的主要因素。因此，防红外伪装的目的是通过伪装使目标的红外辐射特征与背景一致，从而减小或消除目标与背景间的红外辐射差异，达到伪装和躲避红外探测的目的[2，3]。

2 防红外迷彩织物专利技术分析

笔者通过检索涉及防红外迷彩织物的专利申请，对我国的防红外迷彩织物生产技术从原理和技术手段方面进行了分析和总结。

2.1 采用防红外涂料

通过直接向织物表面涂覆低发射率的涂料是简单易行、且被广泛采用的防红外迷彩织物制备方式。物体的反射率越高，发射率就越低，因此人们经常采用高反射率的金属粉如铝粉来制作防红外涂料。但是铝箔片的加入虽然降低了发射率，却也使涂层对可见光的反射增强了，在可见光下更明显了。另外铝片容易在空气中氧化，而氧化后其发射率就会大幅增加，红外伪装效果变差。因此，以上缺点大大限制了铝粉防红外涂料的使用。

CN1884394A公开了一种红外低发射率片状棕褐色颜料，其通过在铝片的表面包覆一层致密的四氧化三铁涂层解决了铝粉容易氧化的问题，同时也改变了其在可见光下的光泽和颜色，降低了铝片对可见光的反射，使制备的防红外颜料达到了低红外发射率（波长8～14μm，发射率为0.50～0.65）、没有金属光泽等效果。CN101995187A公开了一种红外、雷达一体化隐身织物，其中红外隐身层由利用红外隐身涂料所涂成的涂层以及设置于涂层表面的磁控溅射ITO薄膜复合而成，所述红外隐身涂料由粘结剂成膜物、反射填料以及溶剂组成，其中反射填料由ITO、铝粉、氧化锌组成。CN102399488A公开了一种高光谱隐身迷彩涂料，其采用掺杂半导体材料铟锡氧化物和石英粉做辅助填料制备的涂料具有较低的高光谱发射率，具有较好的高光谱隐身性能。CN102757676A采用镓（Ga）、铝（Al）、氧化镓（Ga2O3）、氧化铝（Al2O3）和氧化锌（ZnO）制备纳米GAZO粉体，进一步制备得到了低发射率纳米涂料，该涂料可采用数码喷绘、筛网印花、刮涂、喷涂、浸轧等方式涂覆于机织布、针织布、无纺布或合成革表面，再经过烘干或热压处理，即制成具有红外隐身功能的低发射率涂层织物。该织物适于制作热红外隐身迷彩服、伪装网和帐篷等，在不降低原有产品理化性能的基础上，可以兼容可见光、近红外（波长0.38～2.5μm）和红外（波长8～14μm）的多光谱隐身，且不影响穿着舒适性。

CN105040469A以玻璃微珠混合微胶囊相变材料进行涂层，形成一个低发射率表面，而且涂层各部分的发射特性不同；低发射表面以及不均匀发射特征网面二者相互结合能形成好的热红外隐身伪装。微胶囊相变储能材料成分主要有正十四烷、正十八烷、石蜡、膨胀石墨等。CN102417771A公开了一种红外隐身涂料，以3種不同具有不同的相变温度范围的相变材料为芯材，三聚氰胺—甲醛树脂为壁材，通过原位聚合法制备相变微胶囊作为控温材料添加到红外隐身涂料中，通过调节目标的温度来调节发射率从而达到红外伪装的效果，可满足被保护目标大约10～60℃范围内的红外隐身要求。该涂料克服了低发射率红外隐身材料与可见光尤其是雷达波段的伪装难以兼容、涂层对污染的耐受力差，灰尘和水分能使其发射率显著增高而隐身效果降低等不足。

2.2 采用不同染料的复配

采用防红外涂料不需过多的考虑被伪装物表面的材质，且工艺简单，因此应用广泛。但采用涂料伪装后服装的服用性能变差，如涂层后面料的吸湿性、透气性、耐水洗性、柔软性等性能都有所下降。所以有人开始研究采用染料实现军用服装的近红外伪装，即通过选择与周围环境有相似或相同红外线反射率的染料制成迷彩服，实现对红外线仪器的反侦察。深绿色和士林金黄RK浓度为10g/kg时反射率为78%～84%（700～1 200nm），士林绿HFFB浓度为15g/kg时反射率为14%～65%（700～1200nm），采用上述染料拼成深绿色的反射率为35%～70%（700～1 200nm）。此外，也可以通过加入具有红外吸收能力的碳黑来进一步降低染料的反射率从而达到要求[4、5]。

CN103397542A选择合适的还原染料进行拼混，并加入能有效调节织物的近红外反射光谱的涂料黑K—FFB，使其与背景的近红外反射性能更相似，从而使织物更好的融合到背景中去，在不影响服装服用性能的基础上，达到了更好的近红外伪装效果。CN204599432U公开了一种迷彩防护面料，其表层为酞菁染料图案层，酞菁染料具有优越的近红外吸收性能，经试验表明该染料与棉面料的结合对于吸收红外的效果最佳。CN102978969A公开了一种迷彩帐篷布的染色工艺，染色时采用包括具有近红外屏蔽功能的染色用分散染料和紫外线吸收剂的染液对织物染色，可使织物面料具有较好的近红外绿色屏蔽功能、耐光色牢度功能。CN105507039A公开了一种军工远红外迷彩服制备方法，在印花过程中对于染料根据所染颜色，按JXUB3014—2012《三元混纺斜纹布规范》中迷彩布光谱反射值表选取相应光谱范围内的分散染料和还原染料获得了满足要求的防红外效果。CN103290703A公开了一种涤纶防红外线迷彩印花织带的加工工艺，其采用涤纶作为原料，选择与周围环境有相似或相同的红外线反射率的染料制成迷彩织带，通过大量试验发现，依索伦染料、分散染料和少量涂料的组合可以达到预期效果。CN101397708A采用分散染料和还原染料，添加防红外调节剂，通过一系列工艺制得了防红外反射率稳定、成本低、并以环保染料为主的防红外多功能迷彩织物。

2.3 采用其他方式

2.3.1 采用染料与涂料配合

CN102628226A采用分散染料和含有纳米抗远红外粒子的涂料配制成印浆，进一步制备得到了防远红外探测迷彩布。CN102534935A采用士林染料染色和涂料印花的工艺制备得到了具有防红外线功能的棉锦混纺迷彩织物。

2.3.2 采用防红外线纤维

CN201942831U公开了一种棉锦竹炭迷彩服装面料，所述面料由棉线、锦纶、竹炭纤维混纺纱线织成，其中竹炭纤维具备吸收红外线、抗菌、除臭的特点，使面料具有防红外线、抗菌的功能。

2.3.3 浸轧防红外整理剂

CN103556508A公开了一种芳纶粘胶混纺迷彩印花织物，将芳纶粘胶混纺织物依次进行前处理、染色、涂料印花和后整理，得到芳纶粘胶混纺迷彩印花织物。其采用含有防红外整理剂的整理液进行后整理，经烘干、焙烘，赋予织物防红外效果，其中防红外整理剂为型号为YZ—496的防红外整理剂。

2.3.4 通过添加硫化金属纳米微粒

CN103827369A公开了一种具有调整近红外光谱反射率特性的迷彩伪装织物，其导电纱含有具有调整近红外光谱反射率特性的硫化铜纳米微粒或包含硫化铜的硫化金属纳米微粒。利用所述导电纱编织相对于近红外线观测传感器具有伪装性能的迷彩伪装织物，从而，显著改善现有迷彩伪装织物的制造方法，即在合成织物涂抹碳以及近红外线吸收颜料时产生耐久性降低的问题而能半永久使用，在近红外线波段为720～1 500nm的近红外线光谱中，近红外光谱反射率与各种地形的自然背景的光谱反射率相同或类似，从而能够有效达成规定的伪装效果。

3 结语

从以上对我国防红外迷彩织物专利技术分析可以看出，现有防红外迷彩织物的生产技术多以涂料涂覆、染料复配等相对比较基础的技术为主，在简化生产、对纤维改性、提高防红外效果耐久性等方面仍存在巨大的改进空间。另外，防红外迷彩织物的性能要求也在随着科技的进步而不断提高，比如有更先进的或更宽范围的红外探测技术应用于军事，就会对迷彩织物的防红外性能提出相应更高的要求。因此防红外迷彩织物具有长远的需求和广阔的研发空间。

企业通过申请专利来保护自己的技术成果是有效的手段，同时也能提高企业的核心竞争力。但企业在科技研发时应当及时了解现有相关专利技术情况，避免重复劳动或侵犯他人的专利权，从而有效、精准地对自己的技术成果进行保护。

注：第二作者对文章的贡献等同于第一作者。

參考文献

[1] 张辉.红外迷彩伪装织物研究与实践[D].上海：东华大学，2006.

[2] 郝立才，肖红，刘卫.织物热红外伪装性能测试评价技术现状[J].红外技术.2013，35（8）：512—517.

[3] 徐园园，卑圣金，蔡再生，等.具有防红外性能还原染料的探讨[J].染整技术，2008，30（3）：6—10.

[4] 贾景文，王贤瑞，王玉民，等.防红外迷彩布的开发[J].染整技术，2005，27（11）：15—16，24.

[5] 武丽芳，贾景文，武生春，等.防红外迷彩印花[J].印染，2004（24）：16—17.