Мультиспектральная избирательно отражающая структура

Мультиспектральная избирательно отражающая структура

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к избирательно отражающей структуре, регулирующей отражательную способность и пропускание в видимом, БИК (ближнем инфракрасном), КИК (коротковолновым инфракрасном), СИК (средневолновом инфракрасном) и ДИК (длинноволновом инфракрасном) диапазонах электромагнитного спектра.

Уровень техники

Маскировочные материалы, применяемые охотниками и военным, обычно обеспечивают камуфлирующие качества в видимой части электромагнитного (ЭМ) спектра. Последние достижения в области военного камуфляжа расширили их эксплуатационные качества на участки спектра БИК и коротких инфракрасных волн (КИК). Вследствие возросшего применения тепловизионных датчиков, функционирующих в средневолновом инфракрасном (СИК) и длинноволновом инфракрасном (ДИК) диапазонах ЭМ спектра, пользователи в военной среде начали искать способы улучшения защиты в этих диапазонах действия датчиков.

Обычные средства для достижения маскирующего эффекта в тепловом диапазоне часто приводят к повышению отражательной способности в видимом и БИК диапазонах ЭМ спектра. Аналогичным образом эффективность в видимом и БИК диапазонах часто увеличивает обнаружимость в тепловых диапазонах. Таким образом, эффективного мультиспектрального (в видимой, БИК, КИК, СИК, ДИК областях) решения для регулирования в единой структуре отражательной способности, пропускания и поглощения по всем этим отдельным диапазонам ЭМ спектра не существует.

Раскрытие изобретения

Описывается структура, в которой оказывается возможным регулирование отражательной способности, пропускания и поглощение в различных ЭМ диапазонах, включая видимую, БИК, СИК и ДИК области спектра. Для целей настоящего изобретения область видимого света ограничивается длинами волн 400-600 нм, диапазон БИК ограничивается 700-1000 нм, СИК ограничивается 3-5 мкм и ДИК ограничивается 9-12 мкм. Описанные здесь способы могут также быть пригодными для создания структур, обладающих подходящими свойствами в диапазоне длин волн 8-14 мкм.

В одном воплощении описывается структура, содержащая а) первый компонент, который является теплопроницаемой, визуально непрозрачной подложкой, содержащей полимерный слой и окрашивающее средство, и b) второй компонент, который является термоотражающим слоем и компонентом с низкой излучательной способностью, прилегающим к поверхности термопроницаемой, визуально непрозрачной подложки. Структура имеет среднюю отражательную способность i) менее чем около 70% в диапазоне длин волн 400-600 нм, ii) менее чем около 70% в диапазоне длин волн 700-1000 нм, iii) более чем около 25% в диапазоне длин волн 3-5 мкм и iv) более чем около 25% в диапазоне длин волн 9-12 мкм.

Описан способ мультиспектральной маскировки поверхности или объекта, содержащий следующие этапы: а) обеспечение теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки, содержащей полимерный материал и окрашивающее средство; b) обеспечение теплоотражающего слоя, содержащего поверхность с низкой излучательной способностью; с) размещение поверхности с низкой излучательной способностью смежно с теплопроницаемой визуально непрозрачной подложкой для формирования мультиспектральной избирательно отражающей структуры и d) размещение мультиспектральной избирательно отражающей структуры между средством обнаружения и объектом наблюдения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.2 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.3 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.4 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.5 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.6 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.7 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.8 - схематическое изображение избирательно отражающей структуры в сечении.

Фиг.9 - спектры отражения нескольких примеров структур в диапазоне длин волн от 250 нм до 2 500 нм.

Фиг.10 - спектры отражения нескольких примеров структур в диапазоне длин волн от 3,0 мкм до 5,0 мкм.

Фиг.11 - спектры отражения нескольких примеров структур в диапазоне длин волн от 8,0 мкм до 12,0 мкм.

Осуществление изобретения

Мультиспектральные, избирательно отражающие структуры описываются со ссылками на фиг.1-8. Для целей настоящего изобретения область видимого света ограничивается длинами волн 400 нм - 600 нм, диапазон БИК ограничивается 700 нм - 1000 нм, СИК ограничивается 3 мкм - 5 мкм и ДИК ограничивается 9 мкм - 12 мкм. Спектральные характеристики СИК и ДИК представляют область теплового излучения.

Как иллюстрируется схематическим в разрезом структуры на фиг.1, в одном варианте воплощения структура (10) содержит первый компонент, содержащий теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку (1), имеющую первую поверхность (12) и вторую поверхность (13), и второй компонент, содержащий теплоотражающий слой (30). Теплоотражающий слой (30) содержит компонент с низкой излучательной способностью и прилегает ко второй поверхности (13) термопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1). Мультиспектральная, избирательно отражающая структура имеет следующие средние величины отражательной способности: i) менее чем около 70% в диапазоне длин волн от 400 до 600 нм, ii) менее чем около 70% в диапазоне длин волн от 700 до 1000 нм, iii) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 3 до 5 мкм и iv) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 9 до 12 мкм.

В следующем варианте воплощения мультиспектральная, избирательно отражающая структура, имеет средние величины отражательной способности: i) менее чем около 50% в диапазоне длин волн от 400 до 600 нм, ii) менее чем около 70% в диапазоне длин волн от 700 до 1000 нм, iii) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 3 до 5 мкм и iv) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 9 до 12 мкм. Может быть изготовлена другая структура, имеющая средние величины отражательной способности: i) менее чем около 70% в диапазоне длин волн от 400 до 600 нм, ii) менее чем около 50% в диапазоне длин волн от 700 до 1000 нм, iii) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 3 до 5 мкм и iv) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 9 до 12 мкм. Может быть изготовлена мультиспектральная, избирательно отражающая структура, имеющая средние величины отражательной способности: i) менее чем около 70% в диапазоне длин волн от 400 до 600 нм, ii) менее около 70% в диапазоне длин волн от 700 до 1000 нм, ill) более чем около 25% в диапазоне длин волн от 3 до 5 мкм и iv) более чем около 35% в диапазоне длин волн от 9 до 12 мкм.

Далее, со ссылкой на фиг.1, структура (10) содержит первый компонент, который является теплопроницаемой визуально непрозрачной подложкой (1), которая является окрашенной в оптическом диапазоне. Теплопрозрачная визуально непрозрачная подложка (1) состоит из полимерного материала (2) и окрашивающего средства (60). Для образования теплопроницаемой подложки полимерный материал (2) состоит из полимера, имеющего высокое пропускание в диапазонах 3 мкм - 5 мкм и 9 мкм - 12 мкм. Теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка (1) считается проницаемой для теплового излучения, если она имеет среднее пропускание в диапазонах от 3 мкм до 5 мкм (СИК) и от 9 мкм до 12 мкм (ДИК) выше чем около 30%. В некоторых воплощениях структурный элемент содержит теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, имеющую среднее пропускание в диапазоне длин волн от 3 до 5 мкм, равное или более чем около 40%, 50%, 60% или 70%, и/или среднее пропускание в диапазоне длин волн от 9 мкм до 12 мкм, равное или более чем около 40%, 50%, 60% или 70%.

Полимерный материал (2) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1) может включать политетрафторэтилен (PTFE), микропористый вспененный PTFE (ePTFE), фторированный этилен-пропилен (FEP), перфторалкокси-сополимер (PFA) и полиолефины, включая полипропилен и полиэтилен. Полимерный материал может быть пористым или микропористым, либо монолитным. Полимерные материалы могут быть несплошной или непрерывной полимерной пленкой. Полимерный материал содержит полимерный слой, который может содержать полимерные пленки или волокна. Для достижения желательных уровней визуальной непрозрачности и проницаемости по отношению к тепловому излучению могут подбираться толщина материала, показатель преломления и пористость полимерного материала (2). Для некоторых применений могут быть подходящими полимерные слои, имеющие толщину более 5 мкм. Для других воплощений пригодными могут быть полимерные слои толщиной более чем около 20 мкм, более чем около 40 мкм или более чем около 100 мкм.

Первый компонент, содержащий теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, рассматривается как визуально непрозрачной, если его оптическая плотность, измеренная согласно описанному здесь способу, в диапазоне между 475 нм и 675 нм превышает величину около 0,30. В других воплощениях структуры могут иметь теплопроницаемые визуально непрозрачные подложки с оптической плотностью в диапазоне между 475 нм и 675 нм выше чем около 0,70, выше чем около 0,75 или выше чем около 1,0. Также полезными могут считаться воплощения, в которых теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка имеет оптическую плотность в диапазоне между 475 нм и 675 нм выше чем около 1,5, выше чем около 2 или выше чем около 3. Конкретные величины оптической плотности, тепловых и БИК характеристик могут быть достигнуты с помощью комбинации полимерного материала (2) и окрашивающего средства (60).

В частности, подходящими могут быть микропористые полимерные пленки, когда для содействия достижению желательного уровня визуальной непрозрачности подбирается степень пористости пленки. В одном воплощении, пример которого представлен на фиг.6, первый компонент является теплопроницаемой визуально непрозрачной подложкой (1), содержащей микропористый полимерный материал (2). Подходящими для некоторых используемых здесь структур могут быть микропористые полимерные пленки, имеющие толщину в пределах от около 5 мкм до 300 мкм. Например, структура может содержать теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, которая содержит пленку из микропористого политетрафторэтилена (ePTFE) толщиной менее чем около 50 мкм и с оптической плотностью выше чем около 0,50. В одном предпочтительном воплощении теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка содержит пленку из микропористого политетрафторэтилена (ePTFE) толщиной приблизительно 35 мкм с оптической плотностью 0,77. В качестве варианта структура может содержать теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, содержащую пленку из микропористого ePTFE, имеющую толщину менее чем около 120 мкм и с оптической плотностью выше чем около 0,90. В одном конкретном воплощении теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка содержит пленку из микропористого ePTFE, которая имеет толщину приблизительно 110 мкм и обладает оптической плотностью 1,1.

Для воздействия на спектральную характеристику в видимой, БИК и КИК областях может использоваться окрашивающее средство. Окрашивающее средство (60) может состоять из одной или нескольких добавок, которые поглощают, преломляют и/или отражают свет. Окрашивающее средство (60) может размещаться на первой поверхности (12) или на второй поверхности (13) полимерного материала (2), внутри полимерного материала или же располагаться как на первой и второй поверхностях, так и внутри полимерного материала. Окрашивающее средство может содержать один или несколько красителей, включая, но не ограничиваясь, кислотными красителями, дисперсными красителями, протравными красителями и растворимыми в органических средах красителями. Окрашивающее средство может содержать один или несколько пигментов, включая, но не ограничиваясь, пигментами на основе сажи, кадмиевыми пигментами, железоокисными пигментами, цинксодержащими пигментами, пигментами, содержащими мышьяк, и органическими пигментами. Для доставки краски или пигмента в полимерную подложку окрашивающее средство может применяться в виде чернил, тонера или других подходящих средств нанесения печати. Подходящие для применения в настоящем изобретении чернила могут быть твердыми, на водной основе или на основе растворителя.

Окрашивающее средство (60) может содержать единственный краситель или же краситель может состоять из одного или нескольких красителей (60, 61, 62 и 63), например, в виде смеси из более чем одного красителя. В следующем воплощении первый компонент, содержащий теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку (1), может содержать несколько окрашивающих средств (61, 62, 63), причем эти несколько окрашивающих средств могут наноситься в виде отдельных рисунков, как изображено на фиг.3, или же в виде одного, например, камуфляжного рисунка. При размещении на поверхности первого компонента, например, первой поверхности (12) полимерного материала (2), как изображено на фиг.4, эти несколько окрашивающих средств (61, 62, 63) могут быть сцеплены с полимерным материалом, например, путем выбора красок, обладающих подходящими связывающими центрами, или при помощи связующих компонентов, которые соединяют краситель с полимерным материалом. Для целей настоящего изобретения первая поверхность (12) полимерного материала (2) относится к поверхности, ориентированной наружу от владельца или объекта, предназначаемого для защиты от обнаружения, или к поверхности полимерного материала, обращенной в направлении датчика или детектора ЭМ. Как показано на фиг.6, окрашивающее средство (60) может впитываться в полимерный материал (2) и может покрывать стенки пор пористого полимерного материала. В качестве варианта, окрашивающее средство (60) может добавляться к полимерному материалу (2) в качестве наполнителя.

Для получения желательной визуальной непрозрачности первого компонента, содержащего теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку (1), должны быть сбалансированы такие свойства полимерного материала (2), как толщина материала, показатель преломления и пористость. В некоторых воплощениях, в которых в целях, например, увеличения гибкости, предпочтительными являются более тонкие материалы, такие тонкие материалы с точки зрения достижения желательных свойств конечной структуры могут оказаться визуально слишком проницаемыми. Поэтому в некоторых воплощениях визуальная непрозрачность может быть усилена посредством увеличения пористости. Желаемый диапазон визуальной непрозрачности может также быть достигнут подбором вида и концентрации окрашивающего средства (60) в комбинации с выбором полимерного материала (2). Например, когда выбирается полимерный материал с оптической плотностью менее чем около 0,30, для увеличения оптической плотности может быть добавлено окрашивающее средство таким образом, чтобы теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка, содержащая полимерный материал и окрашивающее средство, имела бы оптическую плотность выше чем около 0,30. Для достижения желательной визуальной непрозрачности первого компонента, содержащего теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку (1), подбираться могут тип окрашивающего средства и его концентрация. В одном воплощении первый компонент содержит слой микропористого политетрафторэтилена (ePTFE) толщиной приблизительно 35 мкм и с оптической плотностью 0,77. В другом воплощении первый компонент содержит слой микропористого ePTFE толщиной приблизительно 110 мкм и с оптической плотностью около 1,1.

В одном воплощении структура, которая содержит первый компонент - теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, содержащую слой микропористого ePTFE толщиной приблизительно 35 мкм и окрашивающее средство на углеродной основе - имеет оптическую плотность выше 1,5. В другом воплощении образована структура, в которой теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка содержит микропористый ePTFE и окрашивающее средство, при этом оптическая плотность выше 4,0; в альтернативном воплощении с подобным окрашивающим средством, теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка, содержащая визуально прозрачный слой из сплошного полиэтиленового полимера, имеет оптическую плотность выше 1,0.

В дополнение к обеспечению эффективности в видимой области спектра ЭМ могут быть получены структуры, обладающие определенными уровнями отражения и поглощения в ближней инфракрасной (БИК) области ЭМ. Предпочтительные структуры имеют отражательную способность в диапазоне длин волн 700 мкм - 1000 мкм менее 70%. Может быть получена содержащая полимерный материал теплопроницаемая визуально непрозрачная подложка, имеющая желательный уровень отражения в БИК-диапазоне. Для достижения в конечной структуре желательного уровня отражения в БИК-области уровень БИК-отражения первого компонента может быть отрегулирован с учетом тех эффектов, к которым приводит добавление других слоев структуры.

В некоторых воплощениях окрашивающее средство (60) выбирается так, чтобы в дополнение к желательной отражательной способности в видимой области придать избирательно отражающей структуре (10) особую отражательную способность в БИК-диапазоне. Например, в качестве окрашивающего средства могут быть выбраны отражающие и поглощающие добавки и применены в полимерном материале (2) первого компонента таким образом, чтобы достичь желательного уровня отражательной способности как в цветовой (видимой) области, так и в области БИК. В одном воплощении может быть получен первый компонент, содержащий такой микропористый материал, как ePTFE, содержащий БИК-добавки, например углерод. Полимерный материал, используемый для получения микропористого материала, может содержать одну или несколько БИК-добавок и может быть затем преобразован в теплопроницаемую микропористую пленку, имеющую желательный уровень отражения в БИК-области. Как показано на фиг.2 и 4, к теплопроницаемой визуально непрозрачной первой подложке (1) для обеспечения особых отражательных свойств в диапазонах БИК, КИК, СИК или ДИК могут быть добавлены БИК-добавки (90, 91, 92, 93), такие как углерод, металл и ТЮз, но не ограничиваясь этим.

Особые отражательные свойства структуры в области коротковолнового инфракрасного излучения (КИК) могут быть также достигнуты с помощью инфракрасных добавок (IR), регулирующих размер пор полимерного материала, и/или посредством регулирования толщины полимерного материала. Подходящие рабочие характеристики для структур представлены отражательной способностью в диапазоне КИК (от 900 нм до 2500 нм), составляющей менее 70%. Для получения характеристик теплоотражающего слоя применяются измерения среднего коэффициента теплового излучения в широком диапазоне спектра, как, например, от 3 мкм до 30 мкм. Однако измерения в широком диапазоне не могут адекватно характеризовать конкретные рабочие характеристики структуры при ее применении. Описанные здесь структуры предназначаются для обеспечения особых спектральных рабочих характеристик в более узких областях, таких, как рабочие характеристики, усредненные по диапазону длин волн 3 мкм - 5 мкм (СИК) или усредненные по диапазону длин волн 9 мкм - 12 мкм (ДИК). В некоторых воплощениях определенные спектральные рабочие характеристики могут быть приспособлены к определенным отражательным способностям при определенных интересующих длинах волн в пределах данного диапазона. Отражательная способность или пропускание внутри более узкого диапазона 3 мкм - 5 мкм и/или 9 мкм - 12 мкм рассматриваются как эффективность в тепловом диапазоне.

В одном воплощении обеспечивается мультиспектральная, избирательно отражающая структура, имеющая эффективность в тепловой области по средней отражательной способности в диапазоне длин волн от 3 мкм до 5 мкм, превышающую или равную до около 25%, и/или средней отражательной способности в диапазоне от 9 мкм до 12 мкм выше или равную до около 25%. В других воплощениях образованы структуры, имеющие среднюю отражательную способность в диапазоне длин волн от 3 мкм до 5 мкм, превышающую или равную до около 30%, 40%, 50%, или 60%, и/или среднюю отражательную способность в диапазоне длин волн от 9 мкм до 12 мкм, превышающую или равную до около 30%, 40%, 50%, или 60%. В некоторых воплощениях мультиспектральные, избирательно отражающие структуры имеют отражательную способность в диапазонах длин волн от 3 мкм до 5 мкм и/или от 9 мкм до 12 мкм, измеренную согласно описанным здесь методам испытаний, выше 30% и менее 98%, менее 90% или менее 80%. Кроме того, показанная на фиг.1 мультиспектральная, избирательно отражающая структура (10) содержит второй компонент, содержащий теплоотражающий слой (30), содержащий компонент (35) с низкой излучательной способностью, который придает структуре высокую отражательную способность в диапазонах длин волн от 3 мкм до 5 мкм и от 9 мкм до 12 мкм. Теплоотражающий слой имеет излучательную способность, измеренную согласно описанному здесь методу определения излучательной способности, составляющую менее около 0,75, менее около 0,6, менее около 0,5, менее около 0,4, менее около 0,3 или менее около 0,2. Компонент (35) с низкой излучательной способностью может быть покрытием или подложкой с излучательной способностью менее около 0,75. Компоненты с низкой излучательной способностью содержат металлы, включая, но не ограничиваясь, Ag, Сu, Au, Ni, Sn, Al, и Cr. Помимо этого, компоненты с низкой излучательной способностью могут содержать неметаллические материалы, имеющие излучательную способность, определенную согласно описанному здесь методу измерения излучательной способности, составляющую менее около 0,75, менее около 0,6, менее около 0,5, менее около 0,4, менее около 0,3 или менее около 0,2. Неметаллические материалы, которые могут быть подходящими для применения в компоненте с низкой излучательной способностью, включают оксид индия и олова, нанотрубки из углерода, полипиррол, полиацетилен, политиофен, полифлуорен и полианилин. Толщина теплоотражающего слоя (30) может быть выбрана такой, чтобы обеспечивать наличие некоторых определенных свойств. В одном воплощении, в котором желательной является гибкая мультиспектральная, избирательно отражающая структура, толщина теплоотражающего слоя (30), содержащего компонент с низкой излучательной способностью, может быть минимизирована, и выбираться могут теплоотражающие слои с толщиной менее около 0,002 дюйма.

В одном воплощении теплоотражающий слой (30) может состоять из компонента с низкой излучательной способностью, нанесенного на вторую поверхность (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1) посредством осаждения металла из паровой фазы или напыления покрытия, содержащего металлические частицы, такого как металлизированная аэрозольная краска. В следующем воплощении теплоотражающий слой (30) может быть образован соединением компонента с низкой излучательной способностью (35) со второй поверхностью (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1) через промежуточный, лежащий между ними слой (4), например, клейкого материала или прокладочного материала, как показано на фиг.1. Теплоотражающий слой (30) может содержать компонент с низкой излучательной способностью, например, в виде передающей тепло фольги.

В одном варианте воплощения, таком, как представлен на фиг.6 и 7, теплоотражающий слой (30) может содержать компонент (35) с низкой излучательной способностью, например, содержащую металл пленку или пленку аэрозольной металлизированной краски, которые могут располагаться позади или же быть нанесенными на вторую поверхность (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1). Металлизация подходящей пленки может быть выполнена с помощью метода химического восстановления, осаждением из паровой фазы или восстановлением солей металлов в или на поверхности пленки.

В качестве варианта металлосодержащие пленки, подходящие для настоящего изобретения, могут быть получены экструдированием металлонаполненного полимера, поверхностной металлической пропиткой или ламинированием, либо инкапсулированием металлических пленок или частиц. Например, как показано на фиг.8, структура (10) может содержать первый компонент (80), содержащий первую подложку (81), которая является теплопроницаемой визуально непрозрачной подложкой, и второй компонент (70), содержащий вторую подложку (71). Второй компонент (70), содержащий теплоотражающий слой, содержит подложку (71), например пленку из вспененного PTFE, которая была подвергнута металлизации компонентом (35) с низкой излучательной способностью и сцеплена через посредство промежуточного слоя (4) со второй поверхностью (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной первой подложки (71). В другом воплощении второй компонент (70) может содержать металлизированную ткань, прилегающую ко второй поверхности (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной первой подложки (71) и возможно присоединенную к первой подложке (81).

В одном воплощении, в котором теплоотражающий слой (30) образован прикреплением компонента с низкой излучательной способностью ко второй поверхности (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1), может использоваться промежуточный слой (4), который является или непрерывным, или несплошным. Мультиспектральная, избирательно отражающая структура, содержащая непрерывный теплопроницаемый промежуточный слой (4), например, из клейкого материала или прокладочного материала, иллюстрируется на фиг.1. В качестве варианта может применяться несплошной промежуточный слой (4), имеющий достаточную теплопроницаемость для того, чтобы придавать желательные теплофизические свойства мультиспектральной, избирательно отражающей структуры. Мультиспектральные, избирательно отражающие структуры с несплошным промежуточным слоем (4) иллюстрируются, например, на фиг.2, 4, 5, 7 и 8.

В другом воплощении обеспечивается мультиспектральная, избирательно отражающая структура, в которой второй компонент, содержащий теплоотражающий слой (30), содержащий компонент с низкой излучательной способностью, прилегает ко второй поверхности первого компонента, содержащего теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку (1) с небольшим или полностью отсутствующим сцеплением с теплопроницаемой визуально непрозрачной подложкой. В одном воплощении структура может быть образована способом, подобным структуре, поясняемой на фиг.1, но без промежуточного слоя (4). «Прилегающий» при использовании применительно к настоящему изобретению означает или (а) расположенный непосредственно рядом безо всяких промежуточных слоев, (b) непосредственно присоединенный, (с) присоединенный через посредство промежуточных слоев, или (d) расположенный на данной стороне, но отделенный от другого слоя промежуточными слоями еще одного материала. При условии достижения желательных мультиспектральных рабочих характеристик настоящего изобретения может быть реализовано воплощение, имеющее один или несколько промежуточных слоев из достаточно теплопроницаемого материала, расположенных между второй поверхностью (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1) и теплоотражающим слоем (30). Эти слои могут быть или соединенными друг с другом, или не соединенными друг с другом, или представлять любую их комбинацию.

Теплоотражающий слой может содержать компонент с низкой излучательной способностью, обладающий одинаковой излучательной способностью по всей поверхности теплоотражающего слоя (30) или же, в качестве варианта, может быть обеспечено наличие некоторого количества участков с различными величинами излучательной способности. В одном воплощении, поясняемом на фиг.7, теплоотражающий слой (30) может содержать множество отдельных компонентов с низкой излучательной способностью (31, 32, 33), прилегающих ко второй поверхности (13) теплопроницаемой визуально непрозрачной подложки (1). В одном воплощении теплоотражающий слой (30) может содержать единственный непрерывный слой компонента с низкой излучательной способностью, или в качестве варианта воплощения, теплоотражающий слой (30) может содержать несплошной рисунок из компонентов с низкой излучательной способностью.

Для применений, в которых желательны такие свойства, как влагонепроницаемость, огнестойкость или стойкость к действию химических и биологических агентов, мультиспектральная, избирательно отражающая структура может содержать один или несколько подкладочных слоев (5), прилегающих к той стороне теплоотражающего слоя (30), которая является противоположной стороной по отношению к первой подложке (1). Как представляется на фиг.5, пористый подкладочный слой (5) возможно может быть обеспечен на одной стороне теплоотражающего слоя (30) мультиспектральной, избирательно отражающей структуры. Это воплощение дополнительно увеличивает применимость настоящего изобретения, обеспечивая улучшение качеств структуры, независимо от ее отражательных свойств в оптическом, БИК и тепловом диапазонах. Как показано на фиг.5, в качестве пористой подкладки (5) может служить текстильный слой, сцепление которого с теплоотражающим слоем может быть выполнено таким присоединением (8), как клеевое соединение, например, для улучшения сопротивления истиранию или прочности на разрыв. Ткани являются особенно подходящими для применения в качестве пористой подкладки (5) и могут быть подобраны так, чтобы придавать улучшенную долговечность, структурную устойчивость или стабильность размеров, огнестойкость, изолирующие и другие подобные качества мультиспектральной, избирательно отражающей структуры, сохраняя при этом удобство и эстетические свойства. Подходящие для этих целей текстильные материалы включают, но не ограничиваются ткаными, вязаными и неткаными материалами. В другом воплощении настоящего изобретения пористая подкладка (5) может содержать пористую или микропористую пленку, например, из вспененного PTFE. Пористые или микропористые пленки могут обеспечивать предохранение слоя с низкой излучательной способностью, сохраняя при этом его воздухопроницаемость. Воздухопроницаемость структуры измерялась здесь методом испытания MVTR и ее величина желательно превышала 1000 г/м²/день. Для описанных здесь структур может быть достигнута воздухопроницаемость выше 2000 (г/м²/день), выше 4000 (г/м²/день), выше 6000 (г/м²/день), выше 8000 (г/м²/день) и даже выше 10000 (г/м²/день). В собранном виде мультиспектральная, избирательно отражающая структура (10) может использоваться в большом количестве разнообразных применений, включая, но не ограничиваясь защитной одеждой, накидками, укрытиями, пологами и сетями. Содержащие эти структуры изделия могут изготавливаться с использованием единственного слоя мультиспектральной, избирательно отражающей структуры или с несколькими слоями с тем, чтобы обеспечивать подходящие количественные показатели характеристик внешнего вида и отражательной способности. Например, в одном воплощении применения в качестве защитной одежды, которая должна скрывать владельца этой одежды, может быть предпочтительным обеспечение множества слоев узко нарезанного мультиспектрального, избирательно отражающего материала данной структуры (то есть лентами 1×4 дюйма) на другом слое избирательно отражающей структуры, который образует основную часть защитной одежды. Это обеспечивает более значительную степень визуального разрушения силуэта владельца, обеспечивая при этом улучшенные свойства теплоотражения. Образуются изделия, содержащие мультиспектральные, избирательно отражающие структуры, в которых первый компонент структуры, содержащий теплопроницаемую визуально непрозрачную подложку, направлен от объекта или от тела, которые должны быть защищены от обнаружения, и в сторону источника обнаружения. Таким образом, изделия содержат структуру, в которой второй, содержащий теплоотражающий слой компонент направлен к объекту или к телу, которые должны защищаться от обнаружения, и в противоположную от источника обнаружения сторону. Поэтому, когда изделие представляет собой, например, палатку, защитную одежду, полог, или защитную накидку, первый компонент структуры соответствует или является ближайшим к наружной поверхности изделия, а второй компонент структуры соответствует или является ближайшим к внутренней поверхности изделия и поэтому оказывается ближайшим к объекту или телу, которые должны быть защищены от обнаружения.

Эффективность изделий, содержащих описанные здесь мультиспектральные, избирательно отражающие структуры, в тепловой области может быть дополнительно усилена выборочным применением изолирующих материалов или изолирующих композиций между владельцем/оборудованием, предохраняемым от теплового обнаружения, и слоем мультиспектральной, избирательно отражающей структуры. Например, в одном воплощении защитная одежда образована так, чтобы содержать мультиспектральный, избирательно отражающий композиционный материал, который, кроме того, содержит изолирующий материал, обеспечиваемый, например, в частях защитной одежды, соответствующих области плеча, с тем, чтобы минимизировать на защитной одежде участки местного перегрева и снизить заметность в тепловом диапазоне. В случаях когда имеется необходимость в снижении заметности в тепловом диапазоне в течение длительных периодов времени (например, периодов более 24 часов), предпочтительными могут являться высокоэффективные изолирующие материалы, такие как описываемый в одновременно поданной данным заявителем заявке на патент США №7118801. Эти изолирующие материалы могут также быть подходящими для маскировки горячих участков оборудования (таких как моторные отсеки) и могут использоваться в комбинации с покрытием, изготовленным из материала описанной здесь мультиспектральной, избирательно отражающей структуры, который будет дополнительно маскировать заметность в тепловом диапазоне и обеспечивать подавление отображения в оптическом и БИК диапазонах. В различных вариантах воплощений мультиспектральная, избирательно отражающая структура настоящего изобретения может иметь толщину менее около 20 мм, предпочтительно менее около 10 мм, более предпочтительно менее около 7 мм и еще более предпочтительно менее около 5 мм.

В различных вариантах воплощений мультиспектральная, избирательно отражающая структура настоящего изобретения может иметь массу менее около 20 унций на квадратный ярд, предпочтительно менее около 15 унций на квадратный ярд, более предпочтительно менее около 10 унций на квадратный ярд и еще более предпочтительно менее около 7 унций на квадратный ярд.

В различных вариантах воплощений мультиспектральная, избирательно отражающая структура настоящего изобретения может иметь показатель грифа менее около 3000 г, предпочтительно менее около 2000 г, более предпочтительно менее около 1000 г и еще более предпочтительно менее около 500 г.

Методы испытаний

Испытание на влагонепроницаемость

Проверка влагонепроницаемости выполнялась следующим образом. Структуры материала были проверены на влагонепроницаемость с помощью устройства для проведения модифицированного испытания Сатера (Suter) при использовании воды в качестве представительной испытательной жидкости. Вода под давлением направляется на испытуемый участок диаметром около 4,25 дюйма, герметично закрепленный между двумя резиновыми прокладками в зажимном устройстве. В случае образцов, включающих один или несколько текстильных слоев, текстильный слой ориентировался таким образом, чтобы располагаться с противоположной стороны от поверхности, на которую воздействовала вода. Когда испытаниям по методу Сатера подвергался нетекстильный образец (то есть не ламинированная текстильным слоем пленка), на верхней поверхности образца (то есть поверхности, противоположной той, на которую воздействовала вода) размещался холст, не допускавший чрезмерного растяжения образца при воздействии на него давления воды. Образец находился в открытом атмосферным условиям состоянии и был видим проводившему испытания оператору. Давление воды на образец с помощью присоединенного к емкости для воды насоса увеличивалось до величины около 1 фунта на квадратный дюйм, что отображалось на подходящем измерительном приборе и регулировалось с помощью проходного вентиля. Образец для испытаний располагался под углом, а