1-1- پیشگفتار
گونههای شگفتانگیزی از پنهان سازی در بین جانوران از گذشته تاکنون شناخته شده و آنچه امروزه به عنوان استتار[1] مطرح است الهام گرفته از طبیعت میباشد. استتار از اصول و عوامل پدافند غیرعامل میباشد و از مهمترین حیلههای جنگی است که برای فریب دشمن بهکار میرود. استتار یکی از روشهای محافظت در برابر عوامل خارجی میباشد. پایهی اولیه آن بر روی این واقعیت استوار است که اگر دشمن نتواند هدف را کشف کند، هدف بهطور مؤثری محافظت میشود و تلفات کاهش پیدا میکند[1].
در مقاصد نظامی، استتار به منظور تغییر شکل دادن نیروها و تجهیزات در مقابل شناسایی دشمن استفاده میشود. تا زمانی که نیروها و تجهیزات آنها پیشرفته تر میشود، استتار برای زنده ماندن و محافظت در برابر تجهیزات اهمیت بیشتری پیدا می کند. از نقطه نظر نظامی، تلاشها و تحقیقات پیوستهای برای یافتن روشهایی به منظور فریب دادن مشاهده کننده وجود دارد. رنگهای یافت شده در اغلب الگوهای استتار نظامی: سبز، زیتونی، خاکی، قهوهای و مشکی میباشد. برای استتار هماهنگی با محیط اطراف، کاهش تضادها و از بین بردن خطوط برجستهی تصویر از طریق یک الگوی کارآمد ضروری است. نور خورشید شامل 5% اشعهی ماورای بنفش، 46% تابش مرئی و حدود49% تابش مادون قرمز نزدیک (NIR) میباشد
(طول موج 700 تا 1200 نانومتر). با پیدایش تجهیزات شناسایی در NIR، مانند دوربینهای دید در شب و فتو گرافی NIR، ضروری است که انعکاس IR پوششها در محدودهی 700-1200نانومتر در نظر گرفته شود. بنابراین ضروری است که برای استتار، رنگدانههایی که دارای انعکاس مادون قرمز مشابه با اجزای طبیعت هستند و طیف انعکاسی محیط را با طیف انعکاسی شی همسان می کنند، به کار روند[57].
معمولاً سه محیط برفی، جنگلی و بیابانی را میتوان مهمترین زمینههای استتار برای پنهانسازی نیروها و تجهیزات نظامی عنوان کرد. در محیط برفی، انعکاس برف در طول موجهای ماورابنفش حـــــدود 98-80% میباشد و اجسام برای استتار در این مناطق، باید بتوانند
انعکاسی نزدیک با زمینه برفی محیط داشته باشند[1].
در محیط جنگلی، هریک از عناصر جنگل دارای خصوصیات انتشار مادون قرمز متفاوتی هستند که به ساختار شیمیایی آنها وابسته میباشد. به عنوان مثال برگهای درختان که جزء اصلی در محیط جنگلی به حساب میآیند، دارای بازتاب نسبتاً کم در ناحیه مرئی و بازتاب نسبتاً زیاد در محدوده مادون قرمز نزدیک
میباشند. عنصر اصلی که در ساختار گیاهان نقش اساسی ایفا میکند کلروفیل (سبزینه) میباشد[1].
شن و ماسههای بیابان که جزء اصلی محیطهای بیابانی را تشکیل میدهند، دارای بازتاب نسبتاً زیاد در ناحیه مرئی و مادون قرمز نزدیک میباشند[1]. برای نگارش پایان نامه نیز از الگوی زیر استفاده گردیده است :
در فصل دوم به مروری بر مقالات گذشته در خصوص استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک پرداخته شده است؛ که ابتدا کاربردهایی از پوششهای آلی با خواص مادون قرمز نام برده شده است و سپس به بحث استتار در ناحیه مادون قرمز نزدیک، که یکی از کاربردهای پوشش آلی با خواص مادون قرمز است؛ به طوری که مبحث اصلی این پروژه میباشد پرداخته شده است. در ادامه مباحث فصل دوم، مواد اولیه ساخت پوشش از جمله رنگدانه[2]، رزین و حلالهایی که میتوانند در پوششهای آلی با خواص مادون قرمز نزدیک بهکار برده شوند مورد بحث قرار گرفتهاند.
در فصل سوم به بررسی تجهیزات و آزمونهای انجام گرفته شده و همچنین فرمولاسیون پوشش ساخته شده، نحوهی ساخت پوشش و اِعمال پوشش بر روی زیرآیند آلیاژ آلومینیوم 5052، پرداخته شده است.
در فصل چهارم نتایج حاصل از این تحقیق عرضه و مورد بحث و تحلیل قرار گرفته است؛ نتایج آزمون انعکاس در ناحیه مادون قرمز نزدیک، آزمون سایشی، آزمون چسبندگی پوشش، و عکسهای استخراج شده بهوسیله دستگاههای میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی به تفکیک آورده و مورد بحث واقع شده است.
در نهایت در فصل پنجم، از آزمونهای انجام گرفته شده در پروژه، نتیجهگیری شده و تأثیر حضور نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم و کربن بلک بر روی خواص پوششهای استتاری در ناحیه مادون قرمز نزدیک بد ست آورده شده است.
در بخشهای پایانی نیز پیشنهادات برای کارهای آتی و مراجع آورده شده است.
فصل دوم: مروری بر منابع مطالعاتی
1-2- کاربرد پوشش های آلی با خواص مادون قرمز
پوششهای مادون قرمز[1] بازتاب انتخابی یا عدم بازتاب اشعه در طیف مادون قرمز را بسته به نوع کاربرد دارا می باشند. برای کاربردهای متفاوت، پوششها می توانند به طوری طراحی شوند که اشعه خورشیدی را انعکاس دهند و با به حداقل رساندن انتقال حرارت به داخل ساختار باعث کاهش انرژی مورد نیاز برای سیستم خنک کننده می گردند. کاربرد پوششهایی که در این راستا میباشند عبارتند از: پوششهای کشتیها، وسایل نقلیه و کانتینرها برای جلوگیری از انتقال حرارت به داخل آنها[1].
در مقابل پوششهایی برای جمعآوری حرارت خورشیدی طراحی شده است برای جذب و حفظ حرارت تا زمانی که آن را به یک سیال برای حمل و نقل و ذخیره سازی انتقال داد[1].
یکی دیگر از کاربردهای مهم از بازتابش اشعه مادون قرمز پوششهای استتاری می باشد. استتار هنر گیج کنندهای است که مشاهده ناظر را به تأخیر می اندازد و جلوگیری از تشخیص، تبعیض و یا شناسایی
است. در هر دو طیف مرئی و مادون قرمز نزدیک لازم است طیف شی با طیف محیط یکسان گردد. دستیابی به یک پوشش استتاری موفق به وسیلهی انتخاب رنگدانهها صورت می گیرد[1].
اشعه مادون قرمز در بعضی از رنگها باعث پخت فیلم (رنگ) می شود به طوری که به عنوان کاتالیزور فرآیند پلیمریزاسیون مورد استفاده قرار می گیرد و سرعت پخت فیلم را تسریع می بخشد[3].
در موارد دیگر، رنگ ممکن است برای حفظ انرژی داخلی یک محفظه و گرم نگه داشتن داخلی محفظه به کار گرفته می شود[1].
همچنین رنگ می تواند اشعه مادون قرمز حرارتی را کاهش دهد و نشر اشعه مادون قرمز را به طول موجهای مختلف ببرد، که باعث می شود احتمال تشخیص کاهش یابد. به عنوان مثال پوششهایی برای سفینههای فضایی طراحی شده اند برای حفظ گرما، و پوششهایی برای برخی از تجهیزات نظامی به منظور کاهش تولید نشرهای حرارتی طراحی شده اند[1].
2-2- مثالهایی از پوششهایی با خواص بازتاب مادون قرمز
1-2-2- پوششهایی با بازتاب در مادون قرمز حرارتی
این دسته از پوششها به منظور کاهش نشر حرارتی و بازتاب در ناحیه مادون قرمز حرارتی طراحی شده اند. رنگدانههای متالیک از جمله ورقههای آلومینیومی از این دسته از مواد می باشند که دارای بازتاب مناسبی در ناحیه مادون قرمز حرارتی هستند[1].
2-2-2- پوششهای جمع کننده گرمای خورشیدی
این پوششها برای گرفتن و جذب انرژی خورشیدی طراحی می شوند و آن را در داخل این پوشش نگه میدارند یا در لایهی زیرآیند حفظ می کنند تا آن را منتقل نمایند. این پوششها باید انرژی خورشیدی را به طور موثر جذب کنند، اما باید انرژی گرمایی را به طور ضعیف منتشر کنند تا انرژی در داخل باقی بماند. پوششهای آلی برای جمع آوری گرمای خورشید باید پایینترین شدت نشر در طول موجهای گرمایی و مادون قرمز دور ساخته شوند تا کمترین مقدار گرما هدر رود و به هدر رفتن تشعشع گرمایی به حداقل برسد. رنگدانهها باید قابلیت جذب بالایی داشته باشند، هم برای تشعشع مرئی و هم برای تشعشع قرمز نزدیک، و کمترین انتشار گرما را نشان دهند و یا هیچ گرمایی منتشر ننمایند. پوششهایی با این کاربرد با ترکیبی از ذرات فلزی ساخته شدهاند که برای کاهش انتشار گرمای مادون قرمز ارزشمند است[2] .
3-2-2- پوششهایی که با اشعه مادون قرمز پخت می شوند
این پوششها برای جذب انرژی مادون قرمز گرمایی که به طور مستقیم از منبع انرژی یا به طور
غیر مستقیم از زیرآیند گرم شده انرژی جذب می کنند طراحی شدهاند. انرژی داخلی این پوشش سبب پلیمریزاسیون رزین می شود و در نتیجه این پوشش را بهبود بخشیده و اصلاح می نمایند. رنگدانههایی که تشعشع مادون قرمز را خوب جذب می کنند در درون این غشا گرما ایجاد می کنند و زمان پخت را به حداقل می رسانند شفاف می باشند و تشعشع مادون قرمز از آنها عبور می کند تا انرژی به لایههای زیرین نفوذ کند. انتقال گرما به داخل این پوشش زمان زیادی برای بهبود پوشش نسبت به تشکیل گرما در داخل غشا پوشش میبرد. رنگدانه های انعکاسی گزینهی مناسبی برای این کاربرد نیستند زیرا مانع جذب انرژی می شوند و اساساً مانع بهبود می گردند[3] .
[1] Infrared
[1] Comouflage
[2] Pigment
