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随着近年来微光夜视技术的迅速发展,飞机夜视系统对机舱照明环境的要求进一步提高。夜视系统在飞机上的应用可以大幅度提高飞行员的夜间观察能力,然而飞机座舱内各类发光器件产生的干扰光会与夜视成像系统相干涉,导致夜视不兼容的问题。夜视兼容滤光材料除了要具备在红光和近红外波段能有效截止吸收干扰光线的功能以外,还必须保证飞机内部信息在可见光波段的裸眼可视,因此研制具有低红光透过率、低近红外透过率且高可见光透过率的夜视兼容滤光材料是提升飞机座舱内部夜视兼容性能的一项重要工作。 本文主要研究了一种基于线性光学原理的PET基夜视兼容近红外吸收滤光材料,主要内容包括以下几个方面:分析了座舱内部照明系统对夜视成像系统产生干扰的原因,总结了实现夜视兼容的技术手段;在详细分析夜视兼容滤光材料国内外研究现状的基础上,结合实际应用条件,提出了一种采用轻薄型的近红外吸收滤光片滤除近红外干扰光线的方案;根据夜视成像系统的光谱响应范围以及舱内发光体的发射光谱,合成了在近红外波段具有高吸收强度的近红外吸收染料;根据溶剂、近红外吸收染料以及树脂基材三者之间的溶解特性,以及夜视兼容滤光材料对光线透过率、环境稳定性的要求,制备了一种涂覆性能良好的羟基丙烯酸树脂;采用溶剂混合法将近红外吸收染料溶于羟基丙烯酸树脂,制备近红外吸收涂料,再将涂料与PET膜复合制备了在665~930nm波段具有良好光吸收性能的近红外吸收滤光片;通过添加可见光吸收染料对滤光片的色度进行了调整,制备了两种配合白光LED背光源使用的夜视绿A和夜视白夜视兼容滤光片;最后对所制备的夜视兼容滤光片进行夜视兼容性能测试并对结果进行了讨论,验证了该方案的可行性。 实验首先合成了近红外吸收染料NIR795和NIR858,配合NIR740,NIR775和NIR930研究了染料的光谱吸收特性,溶解特性以及在溶液中的热稳定性能,并依据各项特性分析了染料用于夜视兼容滤光材料的可行性。 在羟基丙烯酸树脂的制备实验中,本文选用丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为硬单体,丙烯酸丁酯(BA)为软单体,丙烯酸羟丙酯(HPMA)为交联单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,二甲苯为溶剂,通过“逐步滴加法”溶液聚合制备得到溶剂型羟基丙烯酸树脂。重点研究了配方和聚合工艺对丙烯酸树脂粘度、可见光透过率以及固化性能的影响。最终确定配方为:AA3g,MAA3g,MMA17.5g,BA20.25g,HPMA6.25g,二甲苯30g,AIBN0.4g;聚合工艺为:在80℃聚合温度下,采用1/10单体引发剂混合液打底,反应30min后,以1滴/s的滴速滴完剩余的9/10单体引发剂混合液,反应2.5h后出料。 在前两章实验研究的基础上,本文通过将近红外吸收染料分散在丙烯酸树脂中制成近红外吸收涂料,再将涂料与PET薄膜复合制备了一种轻薄型的近红外吸收滤光片。通过分析比较各种近红外吸收染料在树脂基材中的光谱吸收特性、耐高低温老化性能和耐光照老化性能,优选了NIR740,NIR775和NIR858作为功能性光吸收染料,并使用两种可见光吸收染料VIS630和VIS550分别对滤光片的色度进行了调整,使白光LED光源经滤光片滤光后的色度符合夜视绿A和夜视白的色度要求,满足了飞机座舱对白光LED的夜视兼容。最终实验结果显示:在夜视绿A用夜视兼容滤光片的制备实验中,NIR740的最佳添加量为0.43wt%,NIR858的最佳添加量为0.4wt%,VIS630的最佳添加量为0.01wt%,所制备的夜视兼容滤光片在400~625nm波段的平均透过率为21.81%,在665~930nm波段的平均透过率为0.13%,白光LED光源经该滤光片滤光后的1976UCS色坐标为(u=0.112,v=0.528),夜视成像系统辐射亮度值为9.989×10-11 w/(sr.cm2),是一种性能优良的夜视绿A用夜视兼容滤光材料;在夜视白用夜视兼容滤光片的制备实验中,NIR775的最佳添加量为0.27wt%,NIR858的最佳添加量为0.39wt%,VIS550的最佳添加量为0.03wt%,所制备的夜视兼容滤光片在400~630nm波段的平均透过率为21.13%,在665~930nm波段的平均透过率为0.14%,白光LED光源经该滤光片滤光后的色度为(u=0.169,v=0.492),夜视成像系统辐射亮度值为1.432×10-10w/(sr.cm2),是一种性能优良的夜视白用夜视兼容滤光材料。此外,夜视兼容滤光片在经过高低温老化和光照老化环境试验后,光学性能未发生明显变化,具有良好的实际应用性能。