一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法

摘要

本发明是关于一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法，所述的自燃式雷达/红外无源式定位器的组分为铁、镍、铝、锌；制备方法包括，合金液制备：将铁、镍、铝、锌四种金属单质煅烧，得到合金液，合金箔的制备：将所述的合金液冷却成固态，制得合金箔；碱蚀：将所述的合金箔置于碱液中浸泡，再将经过浸泡后的合金箔进行清洗，制得表面为纳米结构的自燃式雷达/红外无源定位器。本发明自燃式雷达/红外无源式定位器可以同时释放中远红外能量、反射雷达波，对其观测或定位更加准确。

权利要求

1.一种自燃式雷达/红外无源式定位器，其特征在于：所述的自燃式雷达/红外无源式定位器包括中心部分和表面部分，其中，所述的中心部分的组分以及各组分的质量百分含量为，所述的表面部分的组分以及各组分的质量百分含量为，所述的定位器的横截面积中，所述的表面部分总面积为横截面积的30-60％，所述的表面部分为纳米结构。

2.一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：包括，合金液制备：将铁、镍、铝、锌四种金属单质煅烧，同时进行电磁搅拌，得到合金液，所述的合金液中四种金属单质的质量百分含量为，合金箔的制备：将所述的合金液冷却成固态，制得合金箔；

碱蚀：将所述的合金箔置于碱液中浸泡，再将经过浸泡后的合金箔进行清洗，制得表面为纳米结构的自燃式雷达/红外无源式定位器。

3.根据权利要求2所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：所述的合金液中，铁与镍的质量百分含量之和小于等于80％，铝与锌的质量百分含量之和大于等于20％。

4.根据权利要求3所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：所述的合金液四种金属单质的质量百分含量为，

5.根据权利要求2所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：将所述的四种金属单质在熔炉中煅烧，所述的煅烧的温度为1055-1468℃，所述的熔炉-1中的压强不高于10 帕。

6.根据权利要求2所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：合金箔的制备中，将所述的合金液置于坩埚中，所述的坩埚底部有“一”字型缝隙，合金液经过所述的缝隙到达铜管表面，所述的铜管处于旋转状态，内部通冷却水，合金液在铜管表面急冷，凝固成片状合金固体，并在合金液连续流出、铜管连续转动的条件下，形成合金箔。

7.根据权利要求6所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：所述的铜管的转速为1500-4000r/m；

所述的缝隙的宽度为0.1-0.5mm；

所述的冷却水的流速为0.2-1m/s。

8.根据权利要求2所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：所述的碱液中，OH-的浓度为1-5mol/L；或者，所述的碱液为氢氧化钠和/或氢氧化钾；

所述的碱液的温度为40-65℃；

所述的合金在碱液中的浸泡时间为1-6min。

9.根据权利要求2所述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其特征在于：所述的制备方法还包括，将制得的合金箔塑型，再将塑型后的合金箔碱蚀。

说明书

一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种无源定位器，特别是涉及一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法。

背景技术

[0002] 灾难救援、遇险搜救中对搜寻对象的迅速、准确发现并定位是世界性难题。准确无误、及时发现被搜救对象可以最大限度挽救生命及避免重大财产损失。近年来，地质活动造成的天灾时有发生，另外，登山探险活动中遇险事件频频发生且总体呈上升趋势。面对这类紧急情况，尤其是在遇险者有源信号发射器材电力不足、设备损失及恶劣气候条件下，需要及时搜寻、定位遇险者的位置，以方便后续救援。

[0003] 现有远距离、大范围寻找遇险者的手段主要有红外探测和雷达探测。在红外探测器下，热敏元件检测人体的存在或移动，从而确定人体的存在和大致方位。雷达探测则利用设备发射的毫米波段、厘米波段雷达波，对远处反射回馈的电磁信号进行甄别。

[0004] 但是，红外探测器和雷达探测器不仅可以探测到人体及遇险者携带物发出的弱信号，还可以探测到自然界中的其他各种信号，其他信号对目标弱信号产生干扰，影响这些搜寻仪器的灵敏度，从而对定位的效率产生影响。

发明内容

[0005] 本发明的主要目的在于，提供一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法，所要解决的技术问题为提供一种自燃式、大功率、兼具雷达/红外双重特征的定位器，能够同时在雷达、红外模式下被准确定位，尤其提高复杂气候条件下被发现的概率，使待救助人员准确位置及时被确认，从而提高搜索设备的捕获效率。

[0006] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

[0007] 依据本发明提出的一种自燃式雷达/红外无源式定位器，所述的自燃式雷达/红外无源式定位器包括中心部分和表面部分，其中，所述的中心部分的组分以及各组分的质量百分含量为，

[0008]

[0009] 所述的表面部分的组分以及各组分的质量百分含量为，

[0010]

[0011] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

[0012] 优选的，前述的一种自燃式定位器，其中所述的定位器的横截面积中，所述的表面部分总面积为横截面积的30-60％，所述的表面部分为纳米结构。

[0013] 优选的，前述的一种自燃式定位器，其中所述的表面部分中，铁与镍的总含量大于90％，铝与锌的总含量小于10％。

[0014] 本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。

[0015] 依据本发明提出的一种自燃式定位器的制备方法，包括，

[0016] 合金液制备：将铁、镍、铝、锌四种金属单质煅烧，同时进行电磁搅拌，得到合金液，所述的合金液中四种金属单质的质量百分含量为，

[0017]

[0018] 合金箔的制备：将所述的合金液冷却成固态，制得合金箔；碱蚀：将所述的合金箔置于碱液中浸泡，再将经过浸泡后的合金箔进行清洗，制得表面为纳米结构的自燃式定位器。

[0019] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

[0020] 优选的，前述的一种自燃式定位器的制备方法，其中所述的合金液中，铁与镍的质量百分含量之和小于等于80％，铝与锌的质量百分含量之和大于等于20％。

[0021] 优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其中所述的合金液四种金属单质的质量百分含量为：

[0022]

[0023] 优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其中将所述的四种金属单质在熔炉中煅烧，所述的煅烧的温度为1055-1468℃，所述的熔炉中的压强不高于10-1帕。优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其中所述的合金箔的制备中，将所述的合金液置于坩埚中，所述的坩埚的底部有“一”字型缝隙，合金液经过所述的缝隙到达铜管表面，所述的铜管处于旋转状态，内部有冷却水，合金液在铜管表面预冷，凝固成固体，并在合金液连续流出、铜管连续转动的条件下，形成合金箔。

[0024] 优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其中所述铜管的转速为1500-4000r/m；所述的缝隙的宽度为0.1-0.5mm；所述的冷却水的流速为0.2-1m/s。

[0025] 优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其中所述的碱液中，OH-的浓度为1-5mol/L；或者，所述的碱液为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

[0026] 优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，其中所述的碱液的温度为40-65℃；或者，所述的合金在碱液中的浸泡时间为1-6min。

[0027] 优选的，前述的一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，所述的制备方法还包括，将制得的合金箔塑型，再将塑型后的合金箔碱蚀。

[0028] 借由上述技术方案，本发明提供的一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法至少具有下列优点：

[0029] 1、本发明提供了一种新的无源式定位器。

[0030] 本发明利用金属氧化后释放的能量的特点，制备出了一种定位器。本发明自燃式雷达/红外无源式定位器的表面为纳米结构的非晶合金，表面的纳米结构由合金经碱蚀而自然形成，非涂覆型；并且，由于纳米结构的活性很高，遇氧易发生氧化反应，进而自燃，释放能量，不需要对其额外提供能量；同时根据不同金属单质氧化后释放能量的不同等的特性，制备出了一种自燃式定位器。

[0031] 2、本发明提供的自燃式定位器可以同时释放中远红外能量、反射雷达波，作用距离更远、定位更加准确。

[0032] 本发明中纳米结构主要由铁、镍、锌合金组成，因此主要释放(辐射)波长为8-14微米的中远红外能量，同时由于材料中心为金属结构，可以反射雷达波。因此，本发明自燃式雷达/红外无源式定位器可以同时被检测到红外与雷达波信号，将红外与雷达波结合后，更加有利于确认被救助者的准确定位，达到定位准确的目的，更加适于实际应用。

[0033] 3、本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器便于携带。

[0034] 本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器可根据实际使用的需要，塑形或裁剪成需要的、便于携带的外形，如片状、圆柱状等抽真空保存，方便使用。

[0035] 4、本发明提供了一种新的定位器的制备方法。

[0036] 本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法，先将合金液制备成薄的合金箔片，此合金箔片可以进一步被塑型成其他形状，以达到便于携带的效果，因此，本发明定位器的制备方法克服了合金脆、不宜变形的缺点，更加适于实际生产和应用。

[0037] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

[0038] 图1本发明自燃式雷达/红外无源式定位器的制备过程。

[0039] 1底部有缝隙的坩埚；2向下溢流的合金液；3铜管；4冷却水；5遇冷后凝固的合金箔。

具体实施方式

[0040] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种自燃式雷达/红外无源式定位器及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

[0041] 本发明提供一种自燃式雷达/红外无源式定位器。

[0042] 本发明提供一种自燃式雷达/红外无源式定位器，所述的自燃式雷达/红外无源式定位器包括中心部分和表面部分，其中，所述的中心部分的组分以及各组分的质量百分含量为，

[0043]

[0044] 所述的表面部分的组分以及各组分的质量百分含量为，

[0045]

[0046] 本发明根据不同金属单质氧化后释放能量的不同等的特性，制备出了一种自燃式定位器，本发明定位器主要是由铁、镍、铝、锌等金属组成的合金，主要释放(辐射)波长为8-14微米的中远红外能量，同时由于材料中心为金属结构，可以反射雷达波。因此，本发明定位器可以同时释放中远红外能量、反射雷达波，定位更加准确。

[0047] 进一步的，所述的表面部分中，铁与镍的总含量大于90％，铝与锌的总含量小于10％。

[0048] 进一步的，本发明提供的一种自燃式雷达/红外无源式定位器，所述的定位器的横截面积中，所述的表面部分总面积为横截面积的30-60％，所述的表面部分为纳米结构。

[0049] 本发明定位器的表面结构为纳米结构，这种纳米结构非涂覆形成，而是将合金式的定位器经碱液浸泡而成。本发明利用纳米结构特有的特点，增大了定位器中金属与氧气的接触面积，进一步加快了定位器的自燃效应，使之更加适于实际应用。

[0050] 本发明提供了一种自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法。

[0051] 本发明提供的自燃式定位器的制备方法包括合金液制备：将铁、镍、铝、锌四种金属单质煅烧，同时进行电磁搅拌，得到合金液，所述的合金液中四种金属单质的质量百分含量为，

[0052]

[0053] 合金箔的制备：将所述的合金液冷却成固态，制得合金箔；碱蚀：将所述的合金箔置于碱液中浸泡，再将经过浸泡后的合金箔进行清洗，制得表面为纳米结构的自燃式定位器。

[0054] 本发明以铝、锌、铁、镍四种单质金属作为合金材料制备自燃式定位器。其中，铁、镍主要起到中远红外波段控制作用，铝容易被碱液蚀刻剥落形成纳米结构，同时，铝在纳米结构中存在残留，其与金属锌在氧化时可形成高温，进一步增强红外热效应。金属锌熔点较低，除了反应热大的因素，因为锌的熔点较低，一定量的金属锌加入可有效降低四元合金成型温度。

[0055] 本发明制备的定位器，遇空气中的氧即发生氧化反应，进而自燃。使用方便，更加适用于户外登山者。并且，本发明定位器可以根据实际需要，塑造成任何易于携带的形状，如矩形、圆柱形等。

[0056] 进一步的，本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法中，所述的合金液中，铁与镍的质量百分含量之和小于等于80％，铝与锌的质量百分含量之和大于等于20％。

[0057] 根据本发明自燃式雷达/红外无源式定位器中合金遇氧自燃释放能量的剧烈程度、中远红外特征强度和合金化温度高低的应用需要，铁与镍的质量百分含量之和小于等于80％，铝与锌的质量百分含量之和大于等于20％，使得制备得到的定位器同时具体自燃效果稳定与中远红外波强度大的特点，并且，进一步降低了合金制备过程中的煅烧温度，节约能源资源。

[0058] 进一步的，本发明提供的自燃式定位器的制备方法中，所述的合金液四种金属单质的质量百分含量为：

[0059]

[0060] 进一步的，本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法中，将所述的四种金属单质在熔炉中煅烧，所述的煅烧的温度为1055-1468℃，所述的熔炉中的压强不高-1于10 帕。

[0061] 本发明自燃式雷达/红外无源式定位器的煅烧温度根据合金中各金属单质的熔点以及各金属单质占合金的比例，确定煅烧温度。煅烧温度影响合金的熔融效果以及熔融后合金液中液态金属单质分布的均匀程度。因此，需严格控制合金的煅烧温度，否则，如果煅烧不彻底，将进一步影响后续纳米结构的成型，最终影响定位器定位效果的发挥。

[0062] 进一步的，本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法中，合金箔的制备方法为，将所述的合金液置于坩埚中，所述的坩埚的底部有“一”字型缝隙，合金液经过所述的缝隙到达铜管表面，所述的铜管处于旋转状态，内部有冷却水，合金液在铜管表面预冷，凝固成固体，并在合金液连续流出、铜管连续转动的条件下，形成合金箔。

[0063] 上述为合金箔的具体制备方法，将熔融的合金液倒入陶瓷或石墨材质的坩埚中，所述的坩埚底部有“一”字型缝隙。熔融态的合金液经过“一”字型缝隙流出，落入铜管的表面。所述的铜管内部通有冷却水，熔融态的合金液到达铜管表面，急冷凝固，并且，所述的铜管呈旋转状态，这样，就可以将连续流下的合金液持续凝固，并将凝固后的合金箔片成卷，以便于进一步的塑形。

[0064] 进一步的，本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法中，所述的铜管的转速为1500-4000r/m；所述的缝隙的宽度为0.1-0.5mm；所述的冷却水的流速为0.2-1m/s。

[0065] 本发明坩埚的缝隙的宽度不宜超过0.5mm，否则，合金液流下的越多，会影响凝固的速度及固态合金的形状，并且，本制备方法得到的合金箔的厚度不宜过大，否则，凝固后的合金箔片易断裂，进而影响进一步的塑形。

[0066] 并且，本发明定位器的制备方法中，铜管的旋转速度、缝隙的宽度和冷却水的流速，三者需相互配合，才能将合金液制成复合厚度的、便于塑形的合金箔片。

[0067] 另外，本发明冷却水可接自来水。当合金箔片带(侧向截面厚度)累计高度约2cm～3cm时，冷却效果有所降低，需拆卸移除已形成的条带，再继续作业。

[0068] 进一步的，本发明提供的自燃式雷达/红外无源式定位器的制备方法中，所述的碱-液中，OH的浓度为1-5mol/L；或者，所述的碱液为氢氧化钠和/或氢氧化钾。

[0069] 所述的碱液的温度为40-65℃；或者，所述的合金在碱液中的浸泡时间为1-6min。

[0070] 根据本发明合金式定位器中具体含有的金属单质，采用OH-的浓度为1-5mol/L的碱液将合金中的部分铝单质去除，制成纳米结构。碱液的浓度越大，或者碱液的温度越高，合金表面的纳米结构形成越快，相应的，制备的定位器的表面活性也就越高，自燃速度快。本发明氢氧根离子的浓度不应超过5mol/L、碱液的温度不宜超过65℃，否则会使形成的纳米结构迅速崩塌。

[0071] 碱液浸泡完毕后，用去离子水清洗，制得定位器。然后将制备完成的定位器避光保存于去离子水或煤油中，或采用抽真空的方式保存，与氧分离。

[0072] 另外，本发明定位器材料及其组分还可用于军事中电子对抗无源干扰领域，提高对制导武器的干扰效能。

[0073] 实施例1

[0074] 本实施例提供了一种自燃式雷达/红外无源式定位器。本实施例提供的定位器的制备方法，如图1所示，包括，合金液制备：将铁、镍、铝、锌四种金属单质在熔炉中煅烧，所述的熔炉中的压强不高于10-1帕，煅烧的温度为1055℃，并进行电磁搅拌得到合金液，所述的合金液中四种金属单质的质量百分含量为，

[0075]

[0076] 合金箔的制备：将所述的合金液置于坩埚1中，所述的坩埚的底部有“一”字型缝隙，合金液经过所述的缝隙到达铜管3表面，所述的铜管处于旋转状态，内部有冷却水4，合金液在铜管表面预冷，凝固成固体，并在合金液连续流出2、铜管连续转动的条件下，形成合金箔5；所述的铜管的转速为2000r/m；所述的缝隙的宽度为0.5mm；所述的冷却水的流速为0.5m/s。

[0077] 碱蚀：将所述的合金箔置于碱液中浸泡，再将经过浸泡后的合金箔进行清洗，制得表面为纳米结构的自燃式定位器。所述的碱液为氢氧化钠溶液，浓度为5mol/L，碱液的温度为40℃，合金箔在碱液中的浸泡时间为1min。

[0078] 本实施例制得的定位器厚度为0.5mm，尺寸可根据需要裁剪。

[0079] 将本发明制备得到的定位器暴露于空气中，定位器遇氧自燃，分别采用红外和雷达测试器检测本发明定位器自燃后产生的红外辐射和雷达信号。

[0080] 红外测试主要测定材料在中远红外波段(8μm-14μm)附近的辐射能量强度；由于箔片材料对低频段的雷达波反射效率最低，因此雷达测试主要测定最弱频段，即材料在2GHz频点时的平均信号强度。结果见表1和表2。

[0081] 表1红外测试结果(自然界非明火辐射体强度一般低于80W/Sr)

[0082]

[0083] 表2雷达信号强度(自然界非导体雷达特征相同测试条件下远低于30dB)[0084]

[0085] 从上面测试结果看，本实施例制备的定位器的红外、雷达效应均强于自然物体，而自然界中在同一空域存在兼具高强度、大功率的雷达/红外双重特征物体为小概率事件。因此，本实施例制备的定位器在空域定位、搜寻救助领域具有较为明显的优势，可以起到定位效果。

[0086] 本发明实施例制备的定位器的优势主要为：体积小、质量轻、工作时不需要电源或太阳能、雷达/红外双重信号特征强。

[0087] 实施例2

[0088] 本实施例的自燃式雷达/红外无源式定位器的合金液的四种金属单质的质量百分含量、坩埚底部的缝隙宽度、碱液中OH-的浓度、碱液温度和浸泡时间，见表3，其他制备方法与实施例1相同或做适当调整。

[0089] 本实施制得的自燃式定位器的红外测试结果和雷达信号强度见表4。

[0090] 表3实施例2-6的制备条件

[0091]

[0092] 表4实施例2-6的测试结果

[0093]实施例 红外测试平均值(W/Sr) 雷达信号强度平均值(dB)
实施例2 169 51
实施例3 171 50
实施例4 166 51
实施例5 160 53
实施例6 178 50

[0094] 从上面测试结果看，实施例2-6制备的定位器的红外、雷达效应均强于自然物体，而自然界中在同一空域存在兼具高强度、大功率的雷达和红外双重特征物体为小概率事件。

[0095] 因此，本发明自燃式雷达/红外无源式定位器在空域定位、搜寻救助领域具有较为明显的优势，可以起到定位效果。

[0096] 本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。例如，“煅烧温度为1055-1468℃”，此数值范围包括1055-1468之间所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值(例如：1100、1200)组成的范围值(1100-1200)；本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。

[0097] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。