嵇海寧，劉東青，張朝陽(yáng)，程海峰，楊力祥

（國(guó)防科技大學(xué)新型陶瓷纖維及其復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410073）

二氧化釩在紅外偽裝隱身技術(shù)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

嵇海寧，劉東青，張朝陽(yáng)，程海峰，楊力祥

（國(guó)防科技大學(xué)新型陶瓷纖維及其復(fù)合材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410073）

二氧化釩是一種具有熱致相變性質(zhì)的功能材料，其相變溫度接近于室溫，在相變溫度處發(fā)生金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變并伴有電阻率和紅外發(fā)射率的突變，具有重要的研究?jī)r(jià)值和潛在的應(yīng)用前景。本文綜述了二氧化釩的熱致相變特性和相變溫度的調(diào)控方法?；诙趸C可以主動(dòng)降低紅外發(fā)射率，控制自身紅外輻射強(qiáng)度，總結(jié)了二氧化釩薄膜和粉體在紅外偽裝隱身中的研究進(jìn)展，并對(duì)二氧化釩用于紅外偽裝隱身情形進(jìn)行了模擬分析。最后提出了制備高純單相二氧化釩納米粉體、增加二氧化釩涂層的熱致變發(fā)射率突變量、系統(tǒng)研究二氧化釩的中遠(yuǎn)紅外特性以及實(shí)現(xiàn)可見/紅外兼容偽裝等方面是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

二氧化釩；相變；紅外；偽裝隱身

在高技術(shù)條件下的信息化局部戰(zhàn)爭(zhēng)中，通過(guò)信息對(duì)抗?fàn)帄Z制信息權(quán)如同以往奪取制空權(quán)、制海權(quán)一樣，成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，而偵察監(jiān)視與偽裝隱身日益成為信息對(duì)抗的矛和盾[1]。為了提高武器裝備的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，對(duì)武器裝備進(jìn)行偽裝隱身是降低其被發(fā)現(xiàn)概率和增強(qiáng)其攻擊效能的有效方法。

現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中，作戰(zhàn)地域頻繁變動(dòng)，要求部隊(duì)具有高度的機(jī)動(dòng)性，以應(yīng)對(duì)戰(zhàn)局變化，爭(zhēng)取作戰(zhàn)主動(dòng)權(quán)。同時(shí)，我國(guó)地域遼闊、地形復(fù)雜、環(huán)境差異巨大，這就要求各種軍事工程與軍事裝備的偽裝隱身器材具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力，能隨著區(qū)域、時(shí)間和季節(jié)的變化實(shí)現(xiàn)光電特性的可控調(diào)節(jié)，使其在各種條件下都能夠與背景相融合，具有良好的偽裝防護(hù)性能。傳統(tǒng)的偽裝防護(hù)技術(shù)都是靜態(tài)的，具有局限性，當(dāng)環(huán)境變化時(shí)，由于偽裝材料和背景的顏色、光譜、紅外發(fā)射率、雷達(dá)反射率等識(shí)別特征的變化不一致，會(huì)失去偽裝效果[2-3]。圖1為某軍用目標(biāo)采用傳統(tǒng)偽裝器材進(jìn)行偽裝時(shí)不同時(shí)段的紅外熱成像圖[4]。由圖1可知，對(duì)于夜間22:00～4:00時(shí)段，傳統(tǒng)紅外偽裝技術(shù)的偽裝效果良好。但在9:00～11:00時(shí)段，由于太陽(yáng)輻射條件變化，軍用目標(biāo)與背景的熱慣量不同，目標(biāo)的溫度升高較快，導(dǎo)致軍用目標(biāo)重新暴露于紅外熱成像系統(tǒng)之下，目標(biāo)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力受到嚴(yán)重威脅。

圖1 某軍用目標(biāo)采取傳統(tǒng)偽裝器材時(shí)在不同時(shí)段時(shí)的紅外熱成像圖[4]

因此，欲想進(jìn)一步提高軍事目標(biāo)在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的生存、突防能力，規(guī)避光電探測(cè)系統(tǒng)和紅外精確制導(dǎo)類武器的搜索和攻擊，開發(fā)能夠主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境的智能偽裝隱身器材是偽裝隱身技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)[5]。為研發(fā)性能優(yōu)良的智能偽裝隱身器材，研制能適應(yīng)環(huán)境變化的智能偽裝隱身材料已成為當(dāng)務(wù)之急。二氧化釩（VO2）是一種典型的智能紅外偽裝隱身材料，在約68℃時(shí)發(fā)生由低溫單斜結(jié)構(gòu)向高溫四方結(jié)構(gòu)的可逆轉(zhuǎn)變，同時(shí)伴隨著光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等物理性能的突變。近年來(lái)，很多學(xué)者將VO2應(yīng)用于偽裝隱身技術(shù)中。本文綜述了VO2的熱致相變特性以及在紅外偽裝隱身中的研究進(jìn)展。

1 簡(jiǎn)介

1959年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家MORIN[6]發(fā)現(xiàn)VO2材料的金屬-絕緣體相變現(xiàn)象。此后，人們對(duì)VO2的相變行為以及相變伴隨的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)的突變產(chǎn)生了濃厚的興趣，在結(jié)構(gòu)特征[7]、相變機(jī)理[8]、合成制備[9-12]及實(shí)際應(yīng)用[13]等方面開展了廣泛研究，目前已成為無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。VO2在68℃時(shí)發(fā)生由低溫絕緣態(tài)向高溫金屬態(tài)快速可逆的一級(jí)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變[14]，當(dāng)T＞Tc時(shí)VO2為四方結(jié)構(gòu)，記為VO2(R)，空間群P42/mnm，晶胞參數(shù)aT=bT=455pm，cT=286pm；當(dāng)T＜Tc時(shí)為單斜結(jié)構(gòu)，記為VO2(M)，空間群P21/c，晶胞參數(shù)aM=575pm，bM=452pm，cM=538pm，β=122.6°，如圖2所示。

圖2 單斜結(jié)構(gòu)和四方結(jié)構(gòu)

在四方結(jié)構(gòu)VO2(R)中，晶胞中的8個(gè)頂角和中心被V4+占據(jù)，V4+正好處在由O2–構(gòu)成的稍有變形的八面體中心。VO6八面體以共邊形式連成長(zhǎng)鏈，鏈與鏈的垂直方向以共用頂點(diǎn)形式連接，沿cT方向V4+等距排列成長(zhǎng)鏈，V4+-V4+間距為286pm。當(dāng)溫度低于68℃轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡苯Y(jié)構(gòu)VO2(M)時(shí)，V4+從八面體的體心偏離晶胞頂點(diǎn)及中心位置，四方晶格發(fā)生畸變。在VO2(M)中沿原cT軸即aM軸V4+間距不等，V4+-V4+間距為265pm和312pm，沿aM軸交替排列，形成長(zhǎng)短相間的疏密結(jié)構(gòu)。

2 熱致相變特性

釩-氧體系是一個(gè)復(fù)雜的二元化合物體系，有V2O3、VO2、V6O13、V2O5等20多種氧化物。同時(shí)VO2存在VO2(A)[15]、VO2(B)[16]、VO2(C)[17]、VO2(D)[18]、VO2(M)、VO2(R)等多種晶型結(jié)構(gòu)，但只有VO2(M/R)具有接近室溫的熱致相變特性。相變過(guò)程中會(huì)釋放出潛熱，因而具有一級(jí)結(jié)構(gòu)相變的性質(zhì)，其相變熱為51.84J/g[19]，并伴有電阻率和紅外發(fā)射率的突變。相變過(guò)程中有高電阻率的絕緣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娮杪实慕饘賾B(tài)，同時(shí)對(duì)紅外光由高透過(guò)變?yōu)楦叻瓷?，其相變前后電阻突變量可達(dá)4個(gè)數(shù)量級(jí)[20]，紅外波段發(fā)射率突變量可達(dá)0.6[21]（圖3）。

圖3 電阻隨溫度的變化曲線[20]和紅外發(fā)射率隨溫度的變化曲線[21]

此外，熱致相變溫度是影響VO2應(yīng)用的關(guān)鍵因素，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用而言，VO2的相變溫度（68℃）仍然過(guò)高，如何降低其相變溫度以滿足更廣泛的應(yīng)用是研究者關(guān)注的一個(gè)問題。目前調(diào)控相變溫度的方法主要有摻雜[22-25]、界面應(yīng)力[26-29]、粒徑[30-32]等。

摻雜主要是通過(guò)離子對(duì)VO2中O2–或V4+的取代來(lái)破壞V4+-V4+的同極結(jié)合。隨著V4+-V4+同極結(jié)合的減少，VO2的結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，使得VO2相變溫度降低。實(shí)驗(yàn)證明，高價(jià)態(tài)半徑較大的金屬陽(yáng)離子取代V4+或低價(jià)態(tài)非金屬陰離子取代O2–，均可以使相變溫度降低。目前常用的方法就是利用鎢、鉬等高價(jià)態(tài)半徑較大的金屬原子摻雜來(lái)降低其相變溫度到室溫附近[33-35]。通過(guò)摻雜調(diào)控盡管能夠使得相變溫度大大降低，然而其原本所具有的突變的光電特性，比如紅外光學(xué)特性和電阻的變化會(huì)大大削弱，從而喪失了其作為智能窗或紅外偽裝隱身材料的實(shí)際用途。界面應(yīng)力可以使得VO2晶格發(fā)生膨脹，導(dǎo)致其電子態(tài)密度，特別是d軌道的電子占據(jù)狀態(tài)出現(xiàn)顯著的變化。這種電子態(tài)密度和d軌道占據(jù)行為的變化直接調(diào)制了VO2的相變行為，使得其相變溫度大大降低。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)FAN等[29]利用同步輻射衍射倒空間成像技術(shù)研究了VO2薄膜的界面應(yīng)力變化的動(dòng)力學(xué)過(guò)程（圖4），結(jié)合變溫電學(xué)測(cè)試和第一性原理理論計(jì)算結(jié)果，深入揭示了其內(nèi)在應(yīng)力對(duì)相變過(guò)程的調(diào)控機(jī)理，對(duì)VO2的相變行為研究具有重要指導(dǎo)意義。粒徑大小調(diào)控相變溫度主要是由于顆粒尺寸的降低會(huì)帶來(lái)其能量的增加，進(jìn)而降低了其發(fā)生相變的勢(shì)壘。中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所DAI等[32]通過(guò)對(duì)VO2(B)向VO2(M)轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行控制，合成了不同顆粒尺寸的VO2(M)納米粒子，對(duì)其進(jìn)行熱學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)相變存在納米尺寸效應(yīng)，通過(guò)減小顆粒尺寸可以將不摻雜的VO2納米粒子的相變溫度降低至5℃。

圖4 不同厚度的VO2薄膜的倒空間成像和電阻隨溫度的變化[29]

3 紅外偽裝隱身技術(shù)的應(yīng)用

與變色龍、烏賊、章魚等動(dòng)物的可見光變色偽裝相似，如何使目標(biāo)有機(jī)融合到背景中而避免被紅外探測(cè)系統(tǒng)所發(fā)現(xiàn)，是紅外偽裝隱身技術(shù)領(lǐng)域所面臨的重要挑戰(zhàn)。紅外偽裝隱身技術(shù)主要通過(guò)兩個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：一是通過(guò)直接制冷控制溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外隱身；二是通過(guò)調(diào)控其紅外發(fā)射率來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外隱身。通過(guò)直接制冷能夠產(chǎn)生多余的熱量從而增加目標(biāo)的暴露概率，因而并不是一種理想的途徑。與控制溫度相比，調(diào)控材料的紅外發(fā)射率是實(shí)現(xiàn)紅外偽裝隱身的理想方式。VO2在溫度升高時(shí)可以主動(dòng)降低其紅外發(fā)射率，控制自身紅外輻射強(qiáng)度，具有自適應(yīng)特性，是一種能夠作為調(diào)控紅外發(fā)射率的理想材料，廣泛應(yīng)用于自適應(yīng)紅外偽裝隱身技術(shù)中[36-42]。

3.1 VO2薄膜

基于VO2在紅外波段優(yōu)異的熱致變色特性，本文作者課題組劉東青等[36]通過(guò)溶膠-凝膠法和真空熱處理工藝在石英基底上制備出不同摻Mo量的VO2薄膜，測(cè)試了其在7.5～14μm波段不同溫度下的紅外熱圖，研究了Mo摻雜對(duì)VO2薄膜熱致變色性能的影響，結(jié)果表明Mo進(jìn)入VO2晶格，替換了部分V的位置；摻Mo量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，MoO3∶V2O5）為5%時(shí)，相變溫度可降至45℃左右；紅外熱圖（圖5）分析表明Mo摻雜VO2薄膜的7.5～14μm波段發(fā)射率可在較低溫度下突變降低，薄膜在溫度升高時(shí)可在較低溫度水平上主動(dòng)控制自身輻射強(qiáng)度，降低其輻射溫度。最近，本文作者課題組LIU等[35]也成功制備出不同摻W量的VO2薄膜，研究了其電阻和紅外發(fā)射率隨溫度的變化規(guī)律。

圖5 不同溫度下?lián)組o 5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，MoO3:V2O5)的VO2薄膜紅外熱圖[36]

哈佛大學(xué)KATS等[37]開發(fā)出一種能夠在紅外熱像儀前掩飾自己實(shí)際溫度的負(fù)微分發(fā)射率主動(dòng)偽裝材料。在實(shí)驗(yàn)中，研究人員首先在單晶藍(lán)寶石基底上濺射約150nm的VO2薄膜，然后通過(guò)紅外熱像儀觀察其被加熱后的紅外輻射情況。當(dāng)設(shè)定溫度在低于74℃時(shí)，隨著溫度的升高，紅外輻射溫度逐漸增大，薄膜在紅外熱像儀下顏色逐漸變紅；然而設(shè)定溫度高于74℃時(shí)，隨著溫度的升高，紅外輻射溫度突降。讓人意想不到的是當(dāng)樣品加熱到85℃時(shí)，其紅外輻射溫度比加熱到60℃時(shí)的紅外輻射溫度還低得多，見圖6。作者認(rèn)為出現(xiàn)此現(xiàn)象主要是由于VO2薄膜在發(fā)生相變時(shí)存在一個(gè)中間狀態(tài)，介于絕緣體態(tài)和金屬態(tài)之間，這時(shí)的狀態(tài)是無(wú)序的金屬顆粒分布在絕緣基體中。正是由于這個(gè)中間狀態(tài)的存在，VO2薄膜的紅外發(fā)射率或輻射溫度才會(huì)呈現(xiàn)出隨實(shí)際溫度升高反而降低的奇異現(xiàn)象，因此此種狀態(tài)的VO2也被稱為一種天然的無(wú)序超材料。VO2這種負(fù)微分發(fā)射率特性在紅外偽裝、熱管理等領(lǐng)域具有非常大的應(yīng)用前景。

圖6 不同溫度下VO2薄膜的紅外熱圖[37]

圖7 基于二氧化釩與石墨烯/碳納米管復(fù)合薄膜的自適應(yīng)熱偽裝設(shè)備演示[38]

中國(guó)空間技術(shù)研究院XIAO等[38]將VO2與石墨烯/碳納米管薄膜材料相結(jié)合，制備出具有負(fù)微分發(fā)射率的復(fù)合薄膜（圖7），此復(fù)合薄膜可通過(guò)電流加熱的方式降低紅外輻射強(qiáng)度，使其與背景的紅外輻射強(qiáng)度相似，從而達(dá)到主動(dòng)紅外偽裝隱身的目的。復(fù)合薄膜可以應(yīng)用于紡織品、塑料和紙張等柔性基底上，能夠滿足各種不規(guī)則結(jié)構(gòu)目標(biāo)的偽裝隱身需求。同時(shí)，基于這種復(fù)合薄膜開發(fā)的紅外隱身裝置可以實(shí)現(xiàn)快響應(yīng)、低能耗和長(zhǎng)壽命的優(yōu)異性能，此復(fù)合薄膜還可以應(yīng)用于智能窗和寬光譜紅外調(diào)制器等，具有極其廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 VO2粉體

相比VO2薄膜而言，VO2粉體不僅可以通過(guò)直接壓片，還可以通過(guò)與有機(jī)介質(zhì)調(diào)漿制備成涂料，采用涂刷或噴涂等手段在形狀不規(guī)則或不易貼膜的器件表面上成膜，適宜于批量生產(chǎn)且使用方便，具有廣闊的應(yīng)用前景[43-44]?；诖?，本文作者課題組JI等[39]采用蘋果酸輔助水熱法制備了單斜相的VO2納米粉體，通過(guò)直接壓片的方法得到的VO2薄片在7.5～13μm波段能夠主動(dòng)控制其紅外輻射強(qiáng)度，并降低紅外輻射溫度，具有良好的自適應(yīng)熱紅外偽裝性能。制備得到的VO2納米粉體的XRD譜圖和電阻隨溫度的變化曲線如圖8所示。作者也進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行了熱穩(wěn)定性研究，結(jié)果表明，此VO2納米粉體在低于375℃時(shí)具有良好的抗氧化性能，并且耐濕熱性能好，在自適應(yīng)紅外偽裝隱身領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景。本文作者課題組劉東青等[40]也提出了將VO2涂層用于紅外偽裝隱身技術(shù)中的想法，并對(duì)其開展了探索性研究。作者將合成出的VO2粉體與樹脂混合制備成涂層，研究其熱致變色性能，發(fā)現(xiàn)在VO2相變點(diǎn)68℃附近涂層7.5～14μm波段發(fā)射率突變，突變量可達(dá)0.127，有望作為可控發(fā)射率材料用于自適應(yīng)紅外偽裝中。

圖8 VO2納米粉體的XRD圖譜和電阻隨溫度的變化曲線[39]

為了提高VO2相變前后紅外發(fā)射率的變化量，東華大學(xué)劉影等[41]通過(guò)水解VOSO4并經(jīng)二次煅燒成功制備了單斜相的VO2粉體，將得到的粉體與樹脂共混得到的涂層在8～14μm波段內(nèi)具有優(yōu)良的熱致變發(fā)射率特性，最大突變量可達(dá)到15%，能夠有效降低軍事目標(biāo)因環(huán)境變化而重新暴露的危險(xiǎn)，可廣泛用于武器裝備的紅外偽裝防護(hù)，提升其生存能力和戰(zhàn)斗力。

為了更貼近實(shí)際應(yīng)用，東華大學(xué)MAO等[42]制備了W摻雜的VO2粉體，降低其相變溫度，然后將合成出的VO2粉體與樹脂混合制備成涂層，研究其熱致變色性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)加熱到相變溫度以上時(shí)，涂層織物比沒有涂層的織物有更低的發(fā)射率和紅外輻射強(qiáng)度，見圖9，可以用于軍事紅外偽裝。

圖9 無(wú)涂層織物與涂層織物的光學(xué)圖像與紅外熱圖[42]

綜上，VO2相變具有快速、可逆、波段寬、變化量大、相變溫度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，基于VO2的薄膜、薄片和涂層在紅外偽裝隱身技術(shù)上具有重要的應(yīng)用前景。根據(jù)斯蒂芬-玻爾茲曼定律，如式(1)。

式中，M為輻射出射度；ε為發(fā)射率；σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)；T為溫度，K。目標(biāo)的輻射溫度與背景的不一樣，就很容易被紅外熱像儀探測(cè)出來(lái)。解決軍事目標(biāo)紅外偽裝隱身的有效方法就是采用發(fā)射率隨溫度變化的自適應(yīng)材料，VO2在紅外波段發(fā)射率突變量可達(dá)0.6[21]，基于此特性，可能使目標(biāo)保持恒定的、較低的輻射強(qiáng)度。

假設(shè)背景的發(fā)射率為0.9，溫度為2.8℃，軍事目標(biāo)表面覆蓋有一層VO2薄膜或涂層。VO2薄膜或涂層在2.8℃時(shí)的發(fā)射率也為0.9，這時(shí)目標(biāo)的紅外熱成像圖與上述背景相融合。當(dāng)VO2薄膜或涂層的溫度從2.8℃升高到90℃時(shí)，VO2在紅外波段發(fā)射率發(fā)生突變，發(fā)射率主動(dòng)降低至0.3左右。根據(jù)公式（1），此時(shí)VO2薄膜或涂層的紅外輻射強(qiáng)度與發(fā)射率為0.9，溫度為2.8℃的背景仍保持大致相同的輻射強(qiáng)度，也即是說(shuō)此時(shí)VO2薄膜或涂層仍能保持較好的紅外偽裝隱身效果。如果在溫度升高過(guò)程中，發(fā)射率是緩慢變化的而不是突變，則在這個(gè)溫度范圍內(nèi)有可能實(shí)現(xiàn)無(wú)論VO2薄膜或涂層的表面溫度是多少，軍事目標(biāo)都能夠躲過(guò)紅外熱成像儀的偵察，實(shí)現(xiàn)紅外自適應(yīng)偽裝隱身。所以說(shuō)，基于VO2材料在紅外自適應(yīng)偽裝隱身技術(shù)領(lǐng)域具有非常重要的研究?jī)r(jià)值。

4 結(jié)論與展望

基于VO2在相變過(guò)程中優(yōu)異的光電特性，其溫度升高時(shí)可以主動(dòng)降低紅外發(fā)射率，能夠控制自身紅外輻射強(qiáng)度，在紅外偽裝隱身技術(shù)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，VO2應(yīng)用于紅外偽裝隱身技術(shù)的研究尚處于初級(jí)階段，要使VO2在軍事偽裝隱身中取得更加廣泛的應(yīng)用，今后的研究將集中在以下幾個(gè)方面。

（1）V-O體系有VO2、V2O3、V2O5等20多種氧化物，而且VO2存在VO2(A)，VO2(B)、VO2(M)、VO2(R)等多種晶型，但只有VO2(M)具有接近室溫的熱致相變特性，采用簡(jiǎn)單廉價(jià)的方法制備高純單相VO2納米粉體，一直是VO2研究的關(guān)鍵問題。

（2）目前VO2涂層的熱致變發(fā)射率突變量較小，影響其在軍事偽裝隱身中的應(yīng)用，可以從粉體的純度和粒徑、樹脂的紅外透明性、粉體在樹脂中的分散性等幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（3）目前對(duì)VO2光學(xué)特性的研究主要集中在面向智能窗應(yīng)用的可見-近紅外波段，追求高的可見光透過(guò)率和大的近紅外波段變化量，但是對(duì)VO2中遠(yuǎn)紅外特性的系統(tǒng)研究較少，特別是在大氣窗口3～5μm、8～14μm波段的熱致變發(fā)射率規(guī)律掌握的還不夠，制約其在紅外偽裝隱身上的應(yīng)用。

（4）VO2材料的顏色為藍(lán)黑色，在偽裝上應(yīng)用存在與可見光波段不兼容的問題，難以應(yīng)用于多譜段偽裝，如何改變VO2材料的顏色、實(shí)現(xiàn)可見/紅外兼容偽裝這一難題亟待解決。

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Application advances of vanadium dioxide in infrared camouflage and stealth technology

JI Haining，LIU Dongqing，ZHANG Chaoyang，CHENG Haifeng，YANG Lixiang
（Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Laboratory，National University of Defense Technology，Changsha 410073，Hunan，China）

Vanadium dioxide is a thermochromic functional material that undergoes a reversible metal-insulator phase transition at near room temperature. This phase change is accompanied by a marked change in resistivity and infrared emissivity. Vanadium dioxide materials are of important research value and potential application prospects. Thermochromic properties of vanadium dioxide and the regulation of its phase transition temperature are reviewed. Since the infrared radiation intensity of vanadium dioxide could be controlled by reducing its infrared emissivity actively，the research progress of vanadium dioxide thin films and powders in the infrared camouflage and stealth technology are summarized. Besides，tha application of vanadium dioxide for infrared camouflage stealth is also simulated and analyzed. Finally，it is proposed that the preparation of high purity single phase vanadium dioxide powders，the increase of thermally induced emissivity changes of vanadium dioxide，comprehensive study of the mid-IR and far-IR characteristics，and visible/infrared compatible camouflage will be the trends of future research.

vanadium dioxide；phase change；infrared；camouflage and stealth

TB381

A

1000–6613（2017）11–4099–07

10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0243

2017-02-16；修改稿日期2017-05-15。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51502344）。

嵇海寧(1984—)，男，博士研究生，研究方向?yàn)橹悄懿牧系闹苽渑c應(yīng)用。聯(lián)系人程海峰，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail：sdytjhn@126.com。