随着红外隐身材料研发与应用的重要性与日剧增，红外隐身涂层成为红外隐身材料的热点，如何设计和制备具有低红外发射率和工程应用性能的红外隐身涂层材料成为关键。红外探测系统对目标物的探测和识别，主要取决于目标物与背景的红外辐射特征对比和环境因素。改变目标物表面的温度或降低目标物的红外发射率都可以达到红外伪装的目的。目前的红外隐身涂层研究大多以低红外发射率隐身材料为主要内容，对减少目标物红外辐射能量的功能性隔热填料的研究较少。空心陶瓷微球是一种中空微球，内部充斥气体，具有中空、质轻、防火、阻燃、耐高温和耐腐蚀的特点，适合用作隔热材料，且可以通过包覆、接枝、镀膜等方法实现表面功能化。金属氧化物如氧化硅、铁氧体等具有低红外发射率特征，本文利用金属氧化物对空心陶瓷微球表面进行改性，以期获得可以降低目标物表面温度的隔热型红外伪装涂层材料，同时亦能调整目标物表面的红外发射率。另外，低辐射率的红外隐身涂层材料中，金属掺杂的ZnO半导体是近年来新兴的红外隐身材料，可以实现红外波段的高反射低发射，多采用B、Al、Ga、In等ⅢA族元素对ZnO进行掺杂，并且大多集中于金属掺杂ZnO基薄膜的研究，对掺杂ZnO纳米晶体的红外隐身性能并不多见。因此，本文合成了Al掺杂ZnO、（Al、La）和（Al、In）共掺杂 ZnO纳米晶体，添加粘合剂制备了第二种可降低目标物表面发射率的红外伪装涂层材料。同时研究了这两种不同类型涂层材料的制备条件和涂覆条件对棉织物在8-14μm波段的红外发射率和红外成像的影响。并实验模拟典型环境，研究了几种涂层织物在典型环境下的红外伪装效果。　　1.改性空心陶瓷微球的制备及红外隐身性能研究　　分别用硫酸铝浸泡法、硅酸铝共沉淀法、铁氧体共沉淀法制备硫酸铝、硅酸铝和铁氧体改性空心陶瓷微球，与适当的粘合剂按比例充分混合，直接涂覆到棉织物表面后干燥，制备隔热型红外隐身织物。初步探讨了空心陶瓷微球粗化条件、改性溶液pH值、改性时间、粘合剂种类和涂层条件对棉织物红外隐身性能的影响，并利用X射线衍射（XRD）表征改性空心陶瓷微球的结构。结果表明：粗化工艺是Kw-20空心陶瓷微球前处理的关键，氢氟酸浓度为0.5％，粗化时间5min时，空心陶瓷微球表面刻蚀均匀，粗化效果最好。XRD表征表明空心陶瓷微球表面合成的氧化铝、氧化硅和铁氧体分别为薄水铝石、无定形和立方反尖晶石。用浓度为10%的硫酸铝溶液在pH=4条件下对空心陶瓷微球处理时间4h，得硫酸铝改性空心陶瓷微球，用粘合剂C（聚醋酸乙烯乳液粘合剂）将硫酸铝改性空心陶瓷微球涂覆在织物上，涂层织物的红外发射率为0.895；用0.25mol/L硫酸铝和0.5mol/L硅酸钠溶液在pH=4条件下对空心陶瓷微球处理时间4h，制得硅酸铝改性空心陶瓷微球，用粘合剂C将硅酸铝改性空心陶瓷微球涂覆在织物上，涂层织物的红外发射率为0.815；用0.5mol/L硝酸铁溶液和0.5mol/L六亚甲基四胺溶液在pH=9条件下对空心陶瓷微球处理时间4h，得铁氧体改性空心陶瓷微球，用粘合剂 C将铁氧体改性空心陶瓷微球涂覆在织物上，涂层织物的红外发射率为0.918。以上三种涂层材料都降低了棉织物的红外发射率。提高涂层中改性空心陶瓷微球用量，增加涂层层数，涂层织物的红外发射率均先下降后上升，当微球用量30%，涂覆8层时三种涂层织物都具有最低红外发射率值。隔热性能测试表明在将三种改性空心陶瓷微球涂层覆盖在36℃手心上，棉织物的表面温度可降低7℃左右，隔热效果良好。红外成像测试结果表明：涂覆硅酸铝改性空心陶瓷微球的织物涂层具有良好红外隐身效果，涂覆硫酸铝改性空心陶瓷微球的织物涂层的红外隐身效果最差。　　2.掺杂ZnO晶体的制备及红外隐身性能研究　　由于改性微球涂层对棉织物红外发射率的改变不够显著，为获得能够显著降低棉织物表面红外发射率的材料，本文进一步合成了Al掺杂氧化锌（ZAO）, Al、La共掺杂氧化锌（ZnO:(Al,La)），Al、In共掺杂氧化锌（ZnO:(Al,In)）。将掺杂 ZnO晶体与适当的粘合剂混合，直接涂覆到棉织物表面后干燥，制备了低红外发射率红外隐身棉织物。探讨了掺杂金属的种类和用量、掺杂 ZnO晶体的超细化、粘合剂与掺杂 ZnO填料的比例对棉织物红外发射率的影响，并利用X射线衍射（XRD）表征掺杂ZnO晶体的结构。结果表明Al、La和In在ZnO都有效掺杂，Al、La、In的掺杂有利于ZnO晶体沿c轴择优取向生长，增强了晶体的结晶性，降低了晶体的红外发射率。提高掺杂Al、La、In的用量，ZAO、ZnO:(Al,La)、ZnO:(Al,In)涂层织物红外发射率均呈现先上升后下降的趋势。对掺杂 ZnO晶体进行超细化，ZAO、ZnO:(Al,La)、ZnO:(Al,In)晶体的颗粒粒径随球磨时间的延长而下降，掺杂ZnO涂层织物的红外发射率降低。粘合剂C与ZAO填料的比例下降，掺杂ZnO涂层织物的红外发射率降低。Al掺杂摩尔百分比5%，粘合剂C与ZAO填料质量比70:30，球磨时间30h，ZAO晶体的平均粒径140nm时涂层织物在8~14μm波段最低红外发射率为0.780。Al掺杂摩尔百分比5%，La掺杂摩尔百分比2%，粘合剂C与ZnO:(Al,La)填料质量比为70:30，球磨时间为30h，ZnO:(Al,La)晶体的平均粒径120nm时ZnO:(Al,La)涂层织物最低红外发射率为0.628。Al掺杂摩尔百分比为5%，In掺杂摩尔百分比为7.5%，粘合剂C与ZnO:(Al,In)填料质量比70:30，球磨时间为30h，ZnO:(Al,In)晶体的平均粒径180nm时ZnO:(Al,In)涂层织物最低红外发射率为0.715。红外成像仪测试结果显示三种掺杂ZnO涂层都有良好的红外隐身性能，其中掺杂ZnO:(Al,La)涂层织物的红外发射率最低，其红外隐身效果最好。　　3.环境模拟和红外隐身性能评价　　为了定量评价改性空心陶瓷微球和掺杂 ZnO晶体涂层织物在典型背景中的红外伪装效果，论文以灰度代表参照物的红外发射能量，分析了气候和气象条件对典型参照物红外辐射强度的影响，及典型环境中人体穿着单一涂层织物和混合涂层织物的红外隐身效果。结果表明目标物与参照物红外辐射强度特征对比随环境温度和湿度呈现不同的变化特征。具有慢速吸热和放热参照物的环境中，恒温动物（人体替代物）与背景的红外辐射差异稳定，易于进行红外伪装；而在具有快速吸热和放热的参照物环境中，恒温动物与背景的红外辐射差异随温度波动较大，进行红外伪装难度较大。湿度对参照物的红外辐射强度也有影响，同一环境中气候潮湿时恒温动物与背景的红外辐射差异增大，增加了红外伪装的难度。人体穿着不同类型单一涂层织物的红外成像测试表明6种涂层织物的灰度按照ZnO:(Al,La)、ZnO:(Al,In)、ZAO、硅酸铝改性空心陶瓷微球、硫酸铝改性空心陶瓷微球、铁氧体改性空心陶瓷微球涂层材料的高低顺序依次降低，与在8~14μm波段的红外发射率的变化规律相吻合。将上述6种涂层涂覆在同一块织物的不同部位上制备复合涂层织物，其红外成像测试表明混合涂层可较好的实现人体热像图像的分割，缩小人体与背景的红外辐射差异，与单一涂层相比提高了棉织物对人体的红外伪装性能。而且灰度值比较计算表明：改性空心陶瓷微球和掺杂ZnO晶体涂层织物遮蔽的目标物与典型环境中的某种参照物被人眼识别的灰度值小于3，能很好伪装成环境中的背景参照物而不易被识别。