隐身材料发展历史综述和应用前景展望
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隐身技术的发展应用及其前景摘要:隐身技术自其诞生以来就受到全世界各国的广泛关注,已成为当今世界战略防御中十分重要的一项科学技术。
本文将粗略介绍隐身技术的定义,发展史和应用,已经未来的发展。
关键词:隐身技术,发展,应用,前景。
一隐身技术定义隐身技术,又称隐形技术,准确的术语应该是“低可探测技术”(lowlbservabletechnology)。
是一种研究如何减小目标的可探测性,使己方目标,己方的武器装备不被敌方的探测系统发现和探测到的技术。
隐身技术包括:雷达隐形、红外隐形、磁隐形、声隐形和可见光隐形等。
1.雷达波吸收技术雷达是利用无线电波发现目标及位置的装置,其工作原理是雷达的发射机不断产生高频脉冲形成微波波束,当波束遇到目标物时,其中一小部分反射回来被吸收后,就会显示目标物的距离、方向、高度及图像等。
雷达为了能发现目标,要求有强的目标反射,而回波强度将取决于目标尺寸与工作波长之比。
如何使雷达失去监视作用呢?一方面采用散射、干涉等手段破坏雷达所发散的波束,如通过设计飞机独特外形使电磁波散射。
另一方面采用能够吸收雷达波的复合材料和吸波涂料等隐身材料。
2.红外控制技术该技术是为了逃避红外传感器发现目标,采用的主要方法是降低飞机的红外辐射。
具体措施为,降低发动机的喷口排气温度和改变喷口方向,使发动机排气更干净,烟道气更淡;采用喷气或气动雾化式装置,使燃油充分燃烧,以减少红外喷泄;在燃油中加入添加剂如二茂铁及其衍生物,提高燃烧速度,充分利用热能,减少排气中的红外辐射;在飞机表面涂盖放射性同位素如钋等,使放射出的高能粒子在飞机周围形成等粒子屏以达到屏蔽和吸收红外辐射等。
二发展史1.探索阶段(70年代以前)飞机一出现,人们就企图降低它的可见光特征信号,后来,重点转变为反雷达探测。
在第二次世界大战中,德国、美国和英国都曾尝试降低飞机的雷达特征信号。
德国潜艇通气管采用过能够吸收雷达波的涂料。
2.发展阶段(70年代至90年代初)在采用降低特征信号以提高飞机生存能力的强烈需求推动下,提出了研制以降低雷达截面为主要目标的、实用的、真正的隐形飞机的要求;由于理论,以及计算机、电子、控制、材料技术的进步,以减小雷达截面为主要目标的实用的第一代隐形飞机——F-117 A“夜鹰”于1975年问世。
2024年隐形材料市场发展现状引言隐形材料是一种具有隐形效果的特殊材料,它们能够将物体表面与周围环境融为一体,达到防伪、保密或者伪装的目的。
隐形材料市场是一个快速发展的行业,不仅在军事领域有着广泛的应用,同时也在民用领域得到了迅猛发展。
本文将重点探讨隐形材料市场的发展现状,并对未来发展趋势进行预测。
隐形材料市场概述随着科技的不断进步和人们对隐私保护的需求增加,隐形材料市场呈现出蓬勃发展的态势。
隐形材料主要分为隐形涂料、隐形纤维和隐形纹理等多个类别,每种类别都有着不同的应用领域,如军事、航空航天、汽车、建筑等。
目前,隐形材料市场的主要消费者是军事和安全领域,占据了市场的主要份额。
隐形材料市场的发展现状军事应用领域隐形材料在军事领域的应用非常广泛,主要包括战斗机、舰艇、导弹等武器装备。
隐身技术的不断发展,使得军事装备具备更强的隐蔽性和干扰性,大大提高了作战能力。
目前,隐形材料在战斗机和舰艇等领域的应用已经相对成熟,但在导弹等领域仍需进一步研究和改进。
民用应用领域随着人们对个人隐私的关注度增加,隐形材料在民用领域也逐渐得到应用。
例如,隐形涂料可以用于保护建筑物的外墙,使其与周围环境融为一体,提高建筑物的美观性和安全性。
此外,隐形纹理材料也常被应用于汽车外观设计,提高汽车外观的美观性和风阻性能。
市场竞争格局隐形材料市场存在着激烈的竞争,主要的竞争者包括国内外的材料制造商和科研机构。
国际上,美国、俄罗斯、法国等国家在隐形材料领域具有较强的实力和技术优势。
国内,中国的隐形材料产业也在不断发展壮大,具备一定的市场竞争力。
未来,随着技术的进步和市场需求的增加,市场竞争将更加激烈。
隐形材料市场的未来发展趋势技术创新的推动隐形材料市场的发展离不开技术的创新。
未来,随着科技的不断进步,新的隐形材料将会不断涌现。
例如,利用纳米技术制造的隐形材料具有更高的隐蔽性和稳定性。
此外,随着人工智能和物联网等新兴技术的发展,隐形材料将与其他材料相结合,创造出更多的应用领域。
隐身技术的发展趋势隐身技术是指可以使人或物体具备隐身能力的技术,早在20世纪60年代就有科学家开始研究隐身技术,如今随着科技的不断进步,隐身技术也取得了长足的发展。
未来隐身技术的发展趋势主要包括以下几个方面。
首先,隐身材料的发展将是隐身技术的一个重要方向。
隐身材料是隐身技术的基础,通过使用特殊的材料,可以使物体对电磁波的反射、吸收和散射减小,从而达到隐身的效果。
目前已经出现了一些隐身材料,如纳米结构材料、金属材料和碳纤维材料等。
未来隐身材料的发展将更加注重成本降低和实用性提高,同时也会深入研究材料的光学、电磁等特性,以实现更为完美的隐身效果。
其次,隐身技术的应用范围将进一步拓展。
目前隐身技术主要应用于军事领域,用于战机、导弹等军事装备的隐身。
未来随着技术的发展,隐身技术将逐渐应用于民用领域,如汽车、建筑物等。
隐身汽车可以降低车辆的反射信号,减小被雷达侦测的可能性;隐身建筑物可以减少外部环境对建筑物的影响,提升建筑物的抗风防火等能力。
隐身技术的应用范围拓展将使人们的生活更加便利和安全。
第三,隐身技术的研究将更加注重多领域的交叉融合。
隐身技术的研究需要涉及到光学、物理、材料等多个学科的知识。
未来隐身技术的研究将更加注重学科交叉融合,如将电子技术与光学技术相结合,实现更为高效的隐身效果;将材料学知识与光学特性相结合,研究出更为适应不同环境的隐身材料。
多学科的交叉融合将为隐身技术的发展提供更多的可能性和突破口。
最后,隐身技术的发展还需要制定相应的规范和法律。
随着隐身技术的不断发展和应用,可能会引发一系列的安全和伦理问题,如是否合法使用隐身技术、如何防止隐身技术被滥用等。
因此,未来隐身技术的发展还需要制定相应的规范和法律,确保隐身技术的应用符合社会的法律和伦理标准。
总之,隐身技术的发展趋势主要包括隐身材料的发展、应用范围的拓展、学科交叉融合和规范法律的制定。
未来隐身技术的发展将使我们的生活更加便利和安全。
先进隐身材料技术的研究与应用一、概述先进隐身材料技术是一种以减少雷达反射以实现隐身为目的的材料技术。
这个技术的发展是为了适应现代飞行器的需求,在飞行中减少飞机的雷达反射,从而提高其隐身性能。
本文将从材料的基本特征、发展历程、研究现状和未来应用前景四个方面分析先进隐身材料技术。
二、材料基本特征隐身材料的主要特征是减少雷达反射,使飞行器可以躲避雷达侦测。
减少雷达反射的主要方法是利用多层介质、辐射损耗和电磁遮蔽等。
1.多层介质多层介质隐身材料是一种以金属、绝缘体等多种材料构成的复合材料,其反射特性随着每层材料的选择、厚度变化而改变。
随着各层材料的精细设计,可以达到较好的隐身效果。
2.辐射损耗辐射损耗隐身材料利用材料吸收雷达波的能量来减少反射,使飞行器具有良好的隐身性能。
例如,平面材料可通过选择合适的材料和结构设计进行隐身。
3.电磁遮蔽电磁遮蔽隐身材料通过阻止雷达波到达飞行器表面,从而减少反射信号。
这种材料的主要材质是抗电磁干扰材料和抗雷电材料。
利用抗电磁干扰材料可以在飞行器表面制造强磁场,从而抵消雷达波到达的能量;而抗雷电材料则在飞行器表面产生电荷,并通过抵消雷达波到达的能量来减少反射信号。
三、发展历程1.初期发展20世纪50年代初,美国空军的隐身研究首先出现,当时隐身技术的主要目的是减少地面雷达的探测。
研究人员试图开发出一种新的材料,可以吸收或耗散掉雷达信号,为飞机提供隐身的保护。
2.进一步发展60年代初,随着雷达技术的发展和周边环境的变化,隐身材料的研究得到了进一步开展。
隐身材料开始向多层介质、电磁遮蔽和辐射损耗方向发展。
研究人员开始探索新的方法来设计和制造更好的隐身材料,以适应日益复杂的现代飞行器需求。
3.现代发展近年来,随着电子科技的迅速发展和高科技产业的崛起,隐身材料技术也得到了迅速发展。
新材料不断涌现,旧材料也在不断改进,从而为隐身材料技术提供了更多的选择。
四、研究现状目前,隐身材料的研究主要集中在多层介质、电磁遮蔽和辐射损耗三个方向。
隐身材料的原理与应用引言隐身材料是一种具有特殊优异性能的材料,它能够使物体在某些特定频段的电磁波中不可被探测到或观测到。
隐身材料的研发与应用已经成为科学研究和军事领域热门的课题。
本论文将介绍隐身材料的原理、发展历程以及在军事领域和民用领域的应用。
隐身材料的原理•光学迷彩原理光学迷彩是一种基于光学折射和反射原理的技术,通过改变物体表面的光学特性,使得物体在特定光源下不可察觉。
光学迷彩材料通常采用纳米级的光学元件进行设计,利用类似于透镜和反射镜的结构将光线引导到其他方向,从而达到隐藏物体的目的。
•雷达反射原理雷达是一种利用电磁波探测和测量物体位置、速度和方位的技术。
隐身材料的应用对抗雷达检测是一项重要的任务。
隐身材料利用电磁波的折射、反射和散射原理,将雷达波束散射为更大范围的散射波,减小物体所接收到的雷达反射信号。
这样能够降低物体被雷达探测到的概率,提高隐身效果。
•红外隐身原理红外隐身是指根据物体对红外辐射的特殊性能进行设计,使其对红外探测具有较低的敏感度。
红外隐身材料通常通过控制物体的表面温度和红外辐射特性来实现。
利用红外吸收材料和红外反射材料的组合,可以有效地减少物体的红外辐射,从而降低物体被红外探测到的概率。
隐身材料的发展历程•早期研究隐身材料的研究起源于20世纪初,当时主要集中在光学迷彩方面。
早期的研究主要侧重于改变物体表面颜色和纹理,以达到伪装效果。
然而,这种方法只能在特定环境中起作用,并且易受到光照条件的限制。
•发展进展随着科技的进步,隐身材料的研究逐渐发展,并形成了多个研究分支。
从光学迷彩到雷达反射和红外隐身,隐身材料的原理与应用得到了显著的提升。
许多新材料和技术被应用在隐身材料的研究中,如纳米技术、光学干涉技术和复合材料技术等。
•未来趋势随着隐身材料研究的不断推进,未来隐身材料的发展趋势是多样化和集成化。
隐身材料将更加注重光学、雷达和红外等多种频段的隐身效果。
此外,隐身材料还将与传感技术、智能材料和人工智能等领域相结合,实现实时自适应隐身效果。
新型隐身材料研究进展与应用前景隐身技术一直是人们梦寐以求的发明,自20世纪中叶以来,科学家们一直在研究隐身材料。
随着技术的发展和科学家们的不断探索,隐身技术的研发进程也日益加快。
此时此刻,在新型隐身材料的研究方面已经取得了许多重要的进展,应用前景也变得越来越广阔。
一、隐身技术需要新型材料隐形技术首先需要的是新型材料。
新型材料可以通过多种不同的方式制备,例如:聚合物、纳米材料和‘超材料’。
在制备材料的过程中,科学家们会使用先进的技术(例如3D 打印),这样可以制备出更复杂的结构,以满足人们对隐形技术的不断增长的需求。
二、新型材料的研究进展新型材料的研究一直是隐身技术发展的关键,这种追求在世界各地的实验室里展开,一些实验室正在进行有趣的研究。
在东京大学,科学家们正在使用一种名为金属金刚石的材料制备新型材料,具有良好的光学特性,可以用于隐身技术的制备。
实验室使用可锂离子刻蚀技术在金刚石上制备出具有微米级孔隙结构的复杂形状,这使得材料表面具有多种反射特性。
当这些表面捕获到光时,它们会根据方法不同的方向进行反射,使得表面看起来比实际表面亮或暗。
该研究说明了如何制备微型钻孔以在大范围内控制光的传播,有望在可见和红外波段上实现隐身效果。
同时,在美国芝加哥的一家实验室里,科学家们则开发出一种新型纳米材料,利用其制作的超透射屏蔽器可在特定频率范围内捕获和过滤特定波长的光,成因是人造材料具有超越自然材料的特性,如超常反射、透射和吸收效应,该研究成果有望应用于太阳能汇聚和集成光电器件等方面。
三、隐身技术的应用前景新型隐身材料有着广阔的应用前景。
一个应用显然就是军事领域,隐身技术可以帮助战斗机、甚至是坦克、舰船和潜艇等,使其在作战地区不被敌人发现。
智能设备和结构应用也在不断提高,新的智能合金、纤维和橡胶等材料将使隐身技术更加优异。
除此之外,新型隐身材料还可以被用于汽车领域,以改善汽车的燃料效率。
新的隐身材料可以光滑车外表面,减少气动风阻,从而提高汽车的燃油效率。
2024年隐身材料市场规模分析1. 引言隐身材料是一种能够减少或消除物体在电磁波频段上的反射和散射的材料。
随着军事技术的发展和国际形势的变化,隐身材料在军事和民用领域的需求逐渐增加。
本文将对隐身材料市场的规模进行分析,从多个角度探讨市场的发展趋势。
2. 隐身材料市场概述隐身材料市场是指以隐身材料为主要产品的市场。
隐身材料主要用于军事装备、航空航天器、汽车和建筑等领域。
随着技术的不断升级和应用的扩展,隐身材料市场呈现出稳步增长的趋势。
3. 2024年隐身材料市场规模分析3.1 市场规模的定义隐身材料市场规模是指在一定时间范围内隐身材料产品的销售额或市场价值。
市场规模的计算通常采用以下公式:市场规模 = 单位产品价格 × 销售数量3.2 市场规模的历史发展隐身材料市场的规模在过去几十年里不断增长。
这是由于军事技术的发展,对隐身能力要求的增加以及隐身材料技术的不断创新所推动的。
3.3 市场规模的预测根据市场研究公司的报告,隐身材料市场在未来几年有望继续保持增长。
这主要是由于全球军事支出的增加以及对新型隐身材料的需求不断增加所推动的。
预计到2025年,隐身材料市场的规模将达到XX亿美元。
4. 隐身材料市场的推动因素4.1 军事需求隐身材料在军事装备中的应用越来越广泛。
随着战争方式的变化,军事装备对隐身能力的要求不断增加,推动了隐身材料市场的发展。
4.2 民用需求隐身材料在民用领域也有广泛的应用。
例如,隐身材料可以用于汽车、建筑和通信设备等领域,改善产品的外观和性能,从而推动了隐身材料市场的增长。
5. 隐身材料市场的挑战与机遇5.1 技术挑战隐身材料的研发和生产需要高度专业化的技术和设备,存在技术难题和风险。
解决这些技术挑战将促进市场的发展。
5.2 国际竞争隐身材料市场存在着来自国内外竞争对手的激烈竞争。
加强技术创新和国际合作,寻找差异化竞争优势将是市场发展的机遇。
6. 总结隐身材料市场是一个具有广阔发展前景的市场。
电磁隐形涂层作为一种独特的材料,它在隐身材料领域的发展前景十分广阔。
随着科技的不断进步,电磁隐形涂层的应用范围正在不断扩大,并且其在未来可能具有更大的潜力。
首先,电磁隐形涂层的应用领域正在不断扩大。
目前,电磁隐形涂层主要应用于军事领域,例如隐形飞机、导弹等。
然而,随着技术的不断进步,电磁隐形涂层的应用领域正在逐渐扩展到民用领域,如通信、建筑等领域。
此外,随着无人驾驶技术的发展,电磁隐形涂层也可能成为无人车辆隐身的重要手段之一。
其次,电磁隐形涂层的性能和特点也是其发展前景的关键因素。
与传统的隐身材料相比,电磁隐形涂层具有更宽的频带和更高的隐身效果。
同时,电磁隐形涂层还具有更高的透明度和更强的抗腐蚀性等特点,使其在应用中具有更大的优势。
此外,随着纳米技术和新材料技术的发展,电磁隐形涂层的性能和效果还将得到进一步提升。
第三,随着科技的进步和市场需求的变化,电磁隐形涂层的市场前景也十分广阔。
随着人们对隐身材料的需求不断增加,电磁隐形涂层的市场需求也将随之增长。
同时,随着技术的发展和成本的降低,电磁隐形涂层的生产成本也将逐渐降低,使其在市场中的竞争力得到提升。
然而,虽然电磁隐形涂层具有广阔的发展前景,但也存在一些挑战和问题需要解决。
例如,电磁隐形涂层的制备技术还比较复杂,需要高昂的成本和较高的技术门槛。
此外,电磁隐形涂层的性能和效果也受到环境因素的影响较大,需要进一步研究和改进。
综上所述,电磁隐形涂层在隐身材料领域的发展前景十分广阔。
随着科技的进步和市场需求的变化,电磁隐形涂层的应用范围和性能将得到进一步提升。
同时,我们也需要关注和解决电磁隐形涂层面临的一些挑战和问题,以推动其更好的发展。
隐形材料在飞机上的应用[ 摘要] 隐身技术是军事科学领域的最3大技术成就之一,隐身材料又是隐身技术的基础和先导。
本文介绍了在飞机和导弹隐身技术中应用的三种隐身材料技术,最后对隐身技术的发展进行了预测。
[ 关键词] 飞机和导弹隐身技术隐身材料一、隐形技术的发展应用隐形技术是指降低飞机对雷达可见性的技术,所以隐形技术又叫“低可见技术”或“低可探技术”。
雷达发现目标是依靠从接收到的各类电磁波中将一些不稳定的回波过滤掉,从而分拣出目标的回波特征。
而隐形技术的作用是将雷达接收到的飞机回波强度降低到一定程度,使得雷达在正常距离上将目标回波判断为杂波而过滤掉,那样就可以推迟雷达发现飞机的时间,也就达到了隐形的目的。
人类历史上最早应用隐形技术的飞机是二战中的德·哈维兰的蚊式战机,它采用的覆盖张性复合材料的胶合木质结构对于二战中的雷达系统隐形是相当成功的,但今天这些技术已不再适用。
在20世纪50年代末,雷达吸收材料的使用使隐形技术有了新的发展,其代表就是美国的 U - 2侦察机。
到了20世纪60年代,随着隐形技术解析科学的发展,人们开始将有效分析不同形状和不同组件的整体隐形效果应用于飞机,其中以美国洛克希德公司设计的SR - 71黑鸟最为典型。
而10年后,良好的数字设计程序的应用可以使人们对飞机各部分的雷达反射效果进行量化,进而设计出具有平衡雷达散射截面的飞机,这一时期的代表便是大家所熟悉的洛克希德的F -117A 隐形战斗机和诺斯罗普公司的 B- 2A 隐形轰炸机。
在随后25年的发展,隐形技术的分析和实验方法得到的不断改进,人们开始将抗雷达散射形状与雷达波吸收材料结合起来.在外形设计时通常使用超级计算机,以平衡3个重要方面的关系,即飞机设计时雷达波前向散射、管腔射线追踪以及散射回波与第一平面的互动关系,进而设计一个雷达散射最弱的机体,尽可能地减小雷达散射面积。
同时雷达吸波材料技术不断发展使涂覆型和结构型吸波材料广泛应用于飞机的隐形设计中,反红外、电子等反隐形技术也逐步成熟,于是隐形技术的发展和其它高技术的完美结合促使了第四代战机应运而生。
1.绪论1.1前言随着无线电技术和雷达探测技术的迅速发展,电子和通信设备向着灵敏、密集、高频以及多样化的方向发展,这不仅引发电磁波干扰、电磁环境污染,更重要的是导致电磁信息泄漏,军用电子设备的电磁辐射有可能成为敌方侦察的线索。
为消除或降低导弹阵地的电磁干扰、减少阵地的电磁泄漏,需要大大提高阵地在术来战争中的抗电磁干扰及生存能力。
高放能、宽频带的电磁波吸波/屏蔽材料的研究开发意义重大。
吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料,它的基本物理原理是,材料对入射电磁波进行有效吸收,将电磁波能量转化为热能或其他形式的能量而消耗掉。
该材料应该具备两个特性,即波阻抗匹配性和衰减特性。
波阻抗匹配特性即入射电磁波在材料介质表面的反射系数最小,从而尽可能的从表面进人介质内部;衰减特性指进入材料内部的电磁波被迅速吸收。
损耗大小,可用电损耗因子和磁损耗因子来表征。
对于单一组元的吸收体,阻抗匹配和强吸收之间存在矛盾,有必要进行材料多元复合,以便调节电磁参数,使它尽可能在匹配条件下,提高吸收损耗能力。
吸波材料按材料的吸波损耗机理可分为电阻型、电介质和磁介质型。
吸波材料的性能主要取决于吸波剂的损耗吸收能力,因此,吸波剂的研究一直是吸波材料的研究重点。
1.2隐身材料定义随着人们生活水平的提高,各种电器的频繁使用,使我们周围的电磁辐射日益增强,电磁污染成为世界环境的第五害,严重的危害了人类的身体健康。
电磁辐射对人的作用有5种:热效应、非热效应、致癌、致突变和致畸作用。
因此,在建筑空间中,各类电子,电器以及各种无线通信设备的频繁使用,无时无刻不产生电磁辐射,电磁污染已经引起人们的广泛关注。
电磁吸波材料即隐身材料最早在军事上隐身技术中应用。
隐身材料是实现武器隐身的物质基础。
武器系统采用隐身材料可以降低被探测率,提高自身的生存率,增加攻击性,获得最直接的军事效益。
因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用,将成为国防高技术的重要组成部分。
对于地面武器装备,主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击;对于作战飞机,主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测,主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。
为此,常需要雷达、红外和激光隐身技术。
1.3分类根据材料隐身的原理吸波材料主要有吸波隐身材料、透波隐身材料两种。
按其功能的不同,隐身材料可以分为:雷达隐身材料、红外隐身材料、可见光隐身材料、激光隐身材料、声纳隐身材料和多功能隐身材料即同时具备多种隐身功能的材料,已经发展了红外/雷达、红外/激光雷达、可见光/红外等双重功能隐身材料和宽频带雷达隐身材料,正在研究可见光/红外/雷达、红外/雷达/激光雷达等多功能隐身材料。
根据吸收剂的不同,吸波材料一般有以下几类:铁氧体吸波材料、羰基铁吸波材料、金属超细粉末或金属氧化物磁性超细粉末吸波材料、陶瓷吸波材料、等离子体吸波材料、纳米吸波材料、放射性同位素吸波材料、导电高分子吸波材料、视黄基席夫碱盐类吸波材料、手征性吸波材料、掺杂高损物吸波材料、稀土元素吸波材料。
1.3.1雷达吸波材料雷达吸波材料技术是指能有效地吸收入射雷达波从而使其目标回波强度显著衰减的技术。
形隐身只能改变目标RCS的空间分布,使之在主要的威胁方向达到隐身的目的,而雷达吸波材料隐身则依靠材料的吸收性能,降低目标总的回波强度,在所有方向上达到同时减小RCS的隐身效果。
雷达吸波材料按其功能或材料成型工艺和承载能力,雷达吸波材料可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两种。
材料的吸波性能主要由其微波频率下的复磁导率u和复介电常数e所决定,所以纯粹的磁损耗型吸波材料或电损耗型吸波材料都不是最理想的选择。
只有兼具磁损耗和电损耗才有利于展宽频带和提高吸收率。
1.3.2纳米隐身材料纳米材料是指材料组分的特征尺寸在纳米量级的材料。
它独特的结构使其自身在较宽的频率范围内显示出均匀的电磁波吸收特性,纳米材料之所以具有优异的吸收电磁波性能,其原因是:(1)纳米材料的界面组元所占比例大,纳米颗粒表面原子比例高,不饱和键和悬挂键增多,大量悬挂键的存在使界面极化,吸收频带展宽。
(2)纳米微粒尺寸小,比表面积大,界面极化与多重散射成为纳米材料重要的吸波机制。
纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂,分裂的能级间隔处于微波的能量范围(0.01eV ~0.0001eV)内,为纳米材料创造了新的吸波通道。
(3)纳米材料中的原子和电子在微波场中的辐照,材料的原子和电子运动加剧,促使磁化,使电磁能转化为热能,增加了对电磁波的吸收,使电磁能转化为热能的效率增加,从而提高了对电磁波的吸收性能。
(4)纳米隐身材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽、兼容性好等特点。
加人纳米材料的隐身涂料,具有吸波能力强、密度小、可实现薄层涂装的优点,还具有高的力学性能、良好的环境稳定性和理化性能。
(5)由于纳米微粒具有较高的矫顽力,可引起大的磁滞损耗,有利于将吸收的雷达波等转换成其它形式的能量(热能、电能或机械能)而消耗掉。
纳米吸波材料以其优异的吸波性能得到了广泛关注,目前的研究表明,纳米吸波材料的性能是频段多、频带宽、吸收强及质量轻等,具有重要的军事和民用意义。
1.4机理电磁吸波材料能够吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的损耗转变成热能等其它形式的能量。
材料吸收电磁波的基本条件:(1)电磁波射入材料时能最大限度的进入材料内部(匹配特性);(2)进入材料内部的电磁波能迅速衰减掉(衰减特性)。
实现这两个条件的方法是:通过采取特殊的边界条件来达到,而且需要材料具有很高的电磁损耗。
当雷达波通过自由空间时具有阻抗Z0,垂直投射到阻抗为Zl的半无限大的介质表面,发生反射,其反射系数由公式(1)决定,由公式(2)可知,物体表面反射波阻抗与其表面磁导率u和电容率之比的平方根成正比,因此,为使雷达波不被反射,R必须为0,即理想条件Z1=Z0种吸波材料由于其吸波机理、内部结构组成、外形及入射波、极化方式不同,其反射系数也不同。
1.4.1纳米吸波材料的隐身机理根据吸波机理的不同,纳米隐身吸波材料主要可分为电损耗型和磁损耗型两大类。
以纳米金属粉体(如 Fe 、Ni 等) 与纳米Si /C /N 粉体为例,分析磁损耗型与电损耗型纳米隐身材料的吸波机理。
金属粉体(如Fe 、Ni 等)随着颗粒尺寸的减小,特别是达到纳米级后,电导率很低,材料的比饱和磁化强度下降,但磁化率和矫顽力急剧上升。
其在细化过程中,处于表面的原子数越来越多,增大了纳米材料的活性,因此在一定波段电磁波的辐射下,原子、电子运动加剧,促进磁化,使电磁能转化为热能,从而增加了材料的吸波性能。
一般认为,其对电磁波能量的吸收由晶格电场热振动引起的电子散射、杂质和晶格缺陷引起的电子散射以及电子与电子之间的相互作用三种效应来决定。
1.4.2雷达隐身材料的隐身机理雷达很早就成为军事上普遍使用的探测手段,因此它的隐身一直以来就受 到广泛的关注,而且相关专家对它的研究也从未停止。
雷达探测主要是向一定空间方向发射高频雷达波,当该波碰到目标物时就会反射一部分波回去,通过接收反射的雷达波信号就能探测到目标物的方位 。
如果能使反射回波的能量降低到一定程度,以至于接收到的信号弱得无法被雷达接收器所识别,那么目标物就达 到了雷达隐身的目的。
表征目标雷达隐身效果的指标很多,而最常用的就是雷达波反射率 。
假设从雷达发射器发射出来的雷达电磁波的功率为i P ,经过目标后反射回来的电磁波功率为r P ,那么功率反射率就为i r p P P R /=,很明显雷达隐身要求此反射率要小。
为了便于比较,通常用以分贝(dB)为单位的反射率R 来表示,其中p R R lg 10=。
这样,由于功率反射率都小于1,所以R 为负值。
因此,对于一定的目标物,希望其R 值越小越好。
如果采用雷达隐身材料,那么这种材料要能吸收或者透过雷达波,尽量减少用于探测的反射波。
对于一般的目标物,通常很难透过大量雷达波,所以雷达隐身所用的材料以吸波材料为主。
1.5基本理论电磁屏蔽材料是防止电子污染必需的防护性功能材料。
屏蔽是利用屏蔽体阻 止或减少电磁能量传输的一种措施 。
屏蔽按机理分为电屏蔽、磁屏蔽及电磁屏蔽。
电屏蔽是利用屏蔽体束减小干扰源和感受器之间的分布电容,从而削弱干扰源对感受器的影响;磁屏蔽是依赖高磁导率材料所具有的小磁阻起到磁分路作用,减小屏蔽体内部空间的磁场;电磁屏蔽则是限制电磁波从屏蔽材料的一侧空 间向另一空间传递。
电磁波到达屏蔽材料表面时,有三种衰减方式:一是在入射表面由阻抗突变引起的电磁波的反射衰减(R);二是电磁波在屏蔽体内部传播时,电磁能量被吸收的衰减(A);三是电磁波在屏蔽体内部界面间多次反射时的 反射衰减,也叫反射修正系数(B)。
吸波材料主要由粘结剂和吸收剂组成。
粘结剂是材料的成膜物质,是使材层牢固的粘附于被材物的表面上形成连续膜的主要物质。
而具有吸收特定电磁参数的吸收剂是吸波材料的关键,它决定了吸波材料的吸波性能。
粘结剂的选取原则有:①对吸收剂纳入量大,比重轻;②附着力强,柔韧性、耐冲击;③耐温度变化、耐介质性能好;④具有与吸收剂相符的介电常数。
在现有的研究进展中看,综合性能较好,工艺性能稳定的粘结基本体系有氯磺化聚乙烯、环氧树脂和聚氨酯。
吸波材料涂层一般通过损耗(磁损耗、介电损耗、涡流损耗)将入射的电磁波转化为热能而消耗掉,从而将反射波或透射波最大限度地被衰减。
根据吸波机理,吸波材料一般 分为磁损耗型、介电损耗型、电阻型三类。
达到实用要求的吸波材料需要具备频带宽、重量轻、涂层薄、易于加工和粘贴以及物理机械性能好等性能要求,其中,反射式吸波衰减:)/()20log10Loss Reflection 00Z Z Z Z in in +-=((in Z 、0Z 分别为吸波材料和空气的特征阻抗),其 中,RL ≤-10dB 所 覆 盖 的频率范围称为有效频带。
目前吸波材料设计主要建立在材料的复磁导率、复介 电常数和吸波涂层的厚度上。
应用上,主要采用分层优化设计,尽可能发挥现有吸收剂性能,设计难点主要在微波低频段。
图1.涂层吸收电磁波模型1.6制备方法要实现良好的吸波,必须具备两个条件:(1)入射来的电磁波要尽可能多地进入吸波材料而不被反射;(2)材料要能将电磁波损耗吸收掉。
因此,具有阻抗渐变结构的多层吸波体,通过阻抗匹配层的匹配作用,使空间入射来的电磁波尽可能 多地进入吸波材料而被损耗吸收。
研究表明,带导电衬底薄层吸波材料能量密度分布如下:越靠近衬底,电场能量密度)e W (越低,而磁场能量密度)Wm (越高。
因此,底层采用强磁损耗吸收剂,中间层采用兼具电磁损耗的材料,面层为透波层,可望组成性能良好的三层吸波 材料。