隐身材料
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纳米隐身材料纳米隐身材料是一种新型的材料,它能够使物体在特定的波长范围内变得难以察觉,从而实现隐身效果。
这种材料的问世,将对军事、航空航天、医疗等领域产生深远的影响。
本文将对纳米隐身材料的原理、应用和未来发展进行探讨。
首先,纳米隐身材料的原理是利用纳米技术对材料的结构进行精密设计,使其能够有效地吸收、散射或反射特定波长的电磁波。
通过精确控制材料的结构和成分,可以实现对特定波长的光线进行有效隔离,从而达到隐身的效果。
这种原理在自然界中也有类似的现象,比如一些动物的皮肤能够根据周围环境的颜色自动变化,达到隐身的效果。
其次,纳米隐身材料在军事领域有着重要的应用。
隐形战机、隐身导弹等军事装备都可以利用纳米隐身材料来提高隐身性能,减小雷达反射截面,从而减少被敌方雷达探测到的可能性。
此外,纳米隐身材料还可以用于制造隐身军服、装备,提高士兵在战场上的隐蔽性,增加作战优势。
在航空航天领域,纳米隐身材料也有着广阔的应用前景。
隐身飞机、隐身卫星等航空航天器材的隐身性能对于保障国家安全和进行太空探索具有重要意义。
纳米隐身材料的研发和应用将推动航空航天技术的发展,提高飞行器的隐身性能和生存能力。
此外,纳米隐身材料还可以在医疗领域发挥作用。
通过将纳米隐身材料应用于医疗器械和医用材料上,可以减少医疗设备的光学反射和照射,提高医疗影像的清晰度和准确性,为医生提供更好的诊断和治疗条件。
纳米隐身材料作为一种前沿材料,其未来发展潜力巨大。
随着纳米技术的不断进步,人们对纳米隐身材料的研究和应用将会更加深入,其在军事、航空航天、医疗等领域的应用将会更加广泛。
同时,随着纳米材料的成本不断降低,纳米隐身材料的商业化应用也将逐渐成为现实。
总之,纳米隐身材料是一种具有广泛应用前景的新型材料,其在军事、航空航天、医疗等领域都有着重要的作用。
随着技术的不断进步和应用的不断拓展,纳米隐身材料必将为人类社会带来更多的惊喜和改变。
隐形材料定义:旨在降低武器装备的雷达、红外、可见光或声波等可探测信号特征、使之难以被探测、识别、跟踪或攻击的一种特殊用途材料。
所属学科:航空科技(一级学科);航空材料(二级学科)简介:隐身材料是隐身技术的重要组成部分,在装备外形不能改变的前提下,隐身材料(stealth material)是实现隐身技术的物质基础。
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。
浅谈隐形材料隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。
按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。
这里便着重介绍几类重要的隐身材料。
雷达隐身涂料技术:为了减少雷达截面,常用的隐身技术途径有三类:即外形设计技术、吸收材料技术和加载对消技术。
下面主要介绍相关的雷达隐身涂料技术:涂敷型吸波涂料:实质上是一种高分子复合涂料。
它是以高分子溶液或乳液为基料,及波刘和其它附加成分分散加入其中而制成。
如美国研制的系列铁氧体吸波涂料,主要成分是俚镉、镍镉和锂锌铁氧体,它在厘米波段到分米波段,可使雷达波反射衰减达20DB。
因此,研制开发“轻、薄、宽”的吸波涂料是今后主要发展方向。
(例如B-2战略隐形轰炸机上就是用了一种基于环氧树脂的“先进高频材料”隐身涂料)目前国外正在研制超薄层、宽频带、高效能的吸波涂料,例如放射性同位素吸波涂料。
它利用钋210 和锔242 等同位素射线产生的等离子体来吸收雷达波,在(1-20)GH2 宽频带内雷达反射波可衰减20DB。
美国伯奇博士研制一种名为ATRSBS 的化合物,它吸收雷达电磁波后转化为热能,起到雷达隐身之作用。
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。
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。
2024年隐身材料市场策略引言隐身技术在军事领域一直被广泛应用,然而近年来,隐身材料逐渐走入民用市场,成为一个潜力巨大的产业。
随着全球安全环境的日益复杂化和人们对隐私保护的需求增加,隐身材料市场前景广阔。
本文将探讨隐身材料市场的策略,包括市场定位、竞争分析和营销策略等方面。
市场定位隐身材料市场的广泛应用领域包括军事、航空航天、汽车等。
针对不同的应用领域,市场定位也需要有所区分。
军事领域在军事领域,隐身技术是保障国家安全的重要手段。
隐身材料的研发和应用主要集中在军方和国防企业。
市场定位策略可以以技术研发和供应商为主要目标,与军方和国防企业建立密切合作关系,提供全方位的技术支持和产品供应。
民用领域在民用领域,隐身材料的应用主要体现在建筑、汽车和消费品等方面。
市场定位策略可以以需求驱动为主要目标,将隐身材料的优势和应用效果宣传给消费者,提高其认知度和接受度。
与建筑公司、汽车制造商和消费品企业建立合作关系,共同推动隐身材料在民用领域的应用和推广。
竞争分析隐身材料市场具有较高的技术门槛,但竞争对手仍然存在。
竞争分析是制定市场策略的重要环节。
技术竞争在隐身材料市场中,技术研发是决定竞争力的关键因素。
竞争对手可能掌握与自身技术水平相当甚至更先进的隐身技术。
因此,市场策略需要加强技术研发,与研究机构和高校合作,不断提升技术实力。
价格竞争隐身材料市场竞争激烈,价格也是影响消费者购买决策的重要因素。
市场策略可以通过控制成本、提高生产效率,实现价格优势。
同时,建立良好的渠道和分销网络,降低渠道成本,提供合理的价格策略和销售政策,增加市场竞争力。
营销策略营销策略是推动隐身材料市场发展的关键,包括品牌建设、市场推广和客户服务等。
品牌建设在市场竞争中树立强大的品牌形象非常重要。
通过加强品牌宣传,提高品牌知名度和美誉度。
建立品牌的核心价值观,与消费者建立良好的情感链接,增加消费者粘性。
市场推广市场推广是将产品推向市场的重要手段。
隐形战斗机的材料原理是隐形战斗机的材料原理是指通过特殊的材料、设计和技术,使战斗机能够减少其对雷达、红外线和声纳等探测系统的反射和辐射,从而降低被探测和追踪的概率。
这种技术被广泛应用于第五代战斗机,如美国的F-22猛禽和F-35闪电II、中国的歼-20等。
一、隐身涂层材料隐形战斗机的主要材料之一是隐身涂层。
隐身涂层通常由复合材料制成,其中包含金属、陶瓷、橡胶和导电聚合物等材料。
这些材料具有特殊的反射特性,能够减少雷达波的反射和散射。
此外,隐身涂层还能够吸收红外线和声波等能量,减少对红外和声纳探测系统的辐射。
它还具有防水、耐高温和耐腐蚀等特性,能够保护飞机表面免受恶劣环境的侵蚀。
二、飞机外形设计隐形战斗机的外形设计也是实现隐形性能的重要因素。
它采用了低可探测的飞机外形,具有平滑的曲线和各种边缘角度,从而减少雷达波的反射和回波。
此外,战斗机还配备了内置式武器舱,将武器和外部挂架隐藏在机身内部,减少了外部悬挂物对雷达探测的敏感性。
三、进气口设计隐形战斗机的进气口也采用了特殊设计。
进气口通常被放置在飞机的顶部或底部,以减少对雷达的敏感性。
同时,进气口还配备了特殊的内外盖板技术,能够在飞行时调整进气口尺寸和形状,以获得最佳的进气性能。
四、传感器技术隐形战斗机还配备了先进的传感器技术,用于探测和跟踪敌方目标。
这些传感器通常采用雷达、红外线和光学等技术,能够实时获取敌方目标的信息,并与飞机的导航和武器系统进行集成。
通过使用隐身材料和传感器技术的组合,战斗机能够在探测和跟踪中保持较低的雷达截面和红外辐射。
综上所述,隐形战斗机的材料原理主要包括隐身涂层材料、飞机外形设计、进气口设计和传感器技术等方面。
这些技术的综合应用,使得战斗机能够在敌方的雷达、红外线和声纳等探测系统中减少被探测和追踪的概率,提高了其隐蔽性和生存能力。
对于现代战争中的空中优势争夺具有重要意义。
新型隐身材料及其应用研究一、引言近年来,随着科技的发展和装备的更新,隐身技术逐渐成为了现代军用领域中不可或缺的一项利器。
而其中,隐身材料作为隐身技术的核心承载元素,其研究和发展也得到了广泛关注。
本文将对新型隐身材料及其应用进行探讨。
二、隐身材料简述隐身材料,顾名思义就是以其特殊的材质和结构,使得其能够减弱或消除电磁波的反射、吸收和散射,从而降低目标被探测的可能性。
目前,隐身材料主要可以分为金属型、复合型和光学型三种类型。
金属型隐身材料金属型隐身材料是一种基于电磁学原理的隐身材料,其原理在于通过金属的高导电性和折射率降低电磁波反射率。
目前的金属型隐身材料大多使用铝、铜或金属合金等金属作为隐身材料。
此外,还有一种金属型隐身材料是利用纳米金属颗粒制成的粉末,通过喷涂、浸涂、印刷等方式喷涂在目标表面,降低反射率。
不过金属型隐身材料也存在缺点,如难以抵抗雷达频率,密切的跟踪会在某些特定频率上被发现。
复合型隐身材料复合型隐身材料是利用可以产生吸波效应(能够消耗电磁波能量的材料)和反射效应同时共存的多种材料的复合形式。
其材料包括多种金属、陶瓷、有机物和聚合物等。
因为复合型材料内部具有微小尺寸的空气间隙,所以会使入射电磁波在其内部发生多次反射和干扰,最终耗散较多的电磁波能量。
光学型隐身材料光学型隐身材料主要针对光谱波段,通过材料本身的色散特性,使得入射光波与反射光波平行,使物体在视觉上消失或减弱。
三、新型隐身材料近年来,新型隐身材料逐渐登上舞台,成为研究热点。
这些材料比传统的隐身材料更具优势,具有更高的隐身性能和更广泛的应用范围。
1. 碳纤维复合材料碳纤维是一种由碳原子构成的纤维,其独特的结构决定了它有很高的强度、轻质化和导电性,是一种目前广泛应用于航空、汽车和医疗设备等领域的新材料。
同时,具有优异的吸波性能,逐渐成为了隐身材料的新选择。
2. 金刚石薄膜材料金刚石薄膜材料是由碳原子通过化学气相沉积或物理气相沉积技术制成的一种超硬薄膜材料。
战斗机隐身涂层一、隐身机理信息化战争中, 武器平台的高度信息化和电子化, 使飞机、坦克、舰艇等所处的环境日益复杂。
它们除受地面或空中的火力威胁和电子干扰外, 其一举一动还处于红外、雷达、激光等探测器的严密监视之下, 使其生存能力和战斗能力面临极大挑战,这样其隐身性能就显得尤为重要。
而隐身技术主要涉及材料隐身和结构隐身两大方面。
实现隐身的方法:1)缩小雷达反射截面;2)降低红外线信号特征;3)等离子体技术。
其中缩小雷达反射截面的技术途径:1)改变飞行器的外形和结构,避免设计出在雷达方向上产生强反射的外形;2)使用非金属材料;3)采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料;4)遮掩或消除剩余的反射。
二、隐身涂层隐身涂料的分类:防红外线隐身涂料;防雷达波隐身涂料;防激光探测隐身涂料等。
以防雷达波隐身涂料为例介绍相关技术:涂敷型吸波涂料实质上是一种高分子复合涂料。
它是以高分子溶液或乳液为基料,把吸波剂和其它附加成分分散加入其中而制成。
如美国研制的系列铁氧体吸波涂料,主要成分是锂镉、镍镉和锂锌铁氧体,它在厘米波段到分米波段,可使雷达波反射衰减达20dB。
日本研制的铁氧体和氯丁橡胶或氯磺化聚烯等吸波涂料,当涂层厚度为(117~215)mm时,对(5~10)GHz的雷达波反射衰减达30dB。
目前国外正在研制超薄层、宽频带、高效能的吸波涂料,例如放射性同位素吸波涂料。
它利用钋210(210P0)和锔242(242Cm)等同位素射线产生的等离子体来吸收雷达波,在(1~20)GHz的宽频带内雷达反射波可衰减20dB。
美国伯奇博士研制一种名为ATRSBS的化合物(一种席夫氏碱盐),它吸收雷达电磁波后即转化为热能,起到雷达隐身之作用。
近几年来,国外开发了一种四针状氧化锌晶须ZnOw(Tetrapod-Shaped Zinc Oxide Whisker),ZnOw是四针状晶体,四根针从正面体的重心向三维方向展开,这在数十种晶须中是独一无二的,由于其导电性能优异和典型的四针状三维结构,不仅可用作抗静电材料、微波发热体材料,而且更是电磁波吸收体,在雷达工作的(5~18)GHz波段由它可吸收高达20dB的电磁波(即99%以上),是一种综合性能良好的雷达隐身涂料。
隐形材料的介绍及应用隐形材料是指具有隐形功能的材料,通过特殊的物理、化学、生物学等方式,能够使材料在一定程度上隐藏或模糊它的存在,如隐形衣,隐形墙、隐形涂料等。
下面将从材料的类型、制备方法、应用领域和未来发展等方面来详细介绍隐形材料。
一、材料的类型1. 光学隐形材料光学隐形材料是通过调节光线的传播路径,来实现隐形的效果,包括光学隐身材料和光学屏蔽材料。
光学隐身材料通过调节材料的折射率和反射率,来实现对光线传播的控制,进而达到隐身的效果。
光学屏蔽材料则是在主体材料中加入一定数量的颜料或染料,来改变材料的颜色和透明度,以达到隐形的效果。
2. 磁性隐形材料磁性隐形材料是利用材料的磁性磁吸附在物体表面,从而达到隐蔽效果。
其主要特点是具有良好的磁吸附性能和高透明度。
3. 电磁隐形材料电磁隐形材料是利用材料在特定频率下的电磁特性,以达到隐蔽效果。
其主要特点是具有良好的电磁屏蔽性能和高透明度。
4. 化学隐形材料化学隐形材料是利用材料与外界环境发生化学反应,从而引起材料颜色、透明度等性质的变化,以达到隐形效果。
二、制备方法1. 化学制备法隐形材料的制备方法往往是非常复杂的,化学方法是其中一个重要制备方法。
该方法是利用化学反应将某种物质沉积到另一物质表面,从而形成一层薄膜。
薄膜可以用来装饰或者隐蔽物体的表面。
例如,在玻璃表面涂上薄膜可以使表面产生反射或者透明的效果。
2. 物理制备法物理方法是制备隐形材料的主要手段。
其制备的方法包括物理气相沉积、溅射、离子束束法等。
其中物理气相沉积可以使用热蒸发和射流蒸发两种方法。
3. 生物制备法生物制备法是一种新型制备隐形材料的方法。
通过利用生物分子的自组装和自组织特性,构建类生物材料体系来实现隐形效果。
此类材料具有高度可复制性、高度自组装性、低毒副作用等特点。
三、应用领域1. 军事领域军事领域是隐形材料最早的应用领域。
军用隐形衣、战斗机和舰艇材料都具有隐秘作用。
此类隐形材料能够压缩热、声、电磁等发射特征,使飞机、车辆、军舰等之间的通讯与探测系统难以侦测其位置,避免遭到敌方攻击。
隐身材料的研究现状与发展摘要:主要阐述了雷达隐身材料、红外隐身材料和纳米复合隐身材料的国内外发展现状及发展趋势,指出雷达隐身材料将向宽频带、强吸收的方向发展,而红外隐身材料与纳米复合隐身材料的研究将成为未来隐身材料中的重要内容。
关键字:雷达隐身材料红外隐身材料国内外纳米复合隐身材料研究现状发展趋势1:前言:隐身材料是隐身技术的重要组成部分,在装备外形不能改变的前提下,隐身材料,是实现隐身技术的物质基础。
随着电子技术的飞速发展,未来战场的各种武器系统面临着严峻的威胁。
隐身技术作为提高武器系统生存能力的有效手段,受到世界各国的高度重视。
隐身技术是指在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性,使其在一定的波长范围内难以被发现的技术。
她的出现促使战场上的军事装备向隐身化方向发展,如隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇、隐身军车等武器装备的相继出现,有效地提高了武器装备的生存能力和突防能力,在现代战争中显示出了巨大的威力。
武器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现,外形设计虽然效果较好,但受到许多条件的制约,所以隐身材料的发展和应用成为隐身技术发展的关键因素之一。
隐身技术作为提高武器系统生存、突防、打击能力的有效手段 ,已经成为集陆、海、空三位一体的现代战争中最重要、有效的突防战术技术。
隐身材料与隐身技术息息相关 ,是隐身效果实现的关键 ,各国均对此给予了高度重视。
前苏联对隐身材料的研究已有年历史日本在研制铁氧体涂料方面处于世界领先地位。
荷兰、德国、美国等国家先后将隐身材料用于飞机、舰艇 ,研制的不同型号的飞机先后在战争中显露头角图。
飞行器的隐身主要是缩减目标的雷达散射截面和降低目标的红外辐射 ,与此相对应的是雷达隐身材料、纳米复合隐身材料以及红外隐身材料的研究和发展。
2:隐身材料的研究现状及发展2.1:雷达隐身材料的研究现状及发展研究现状:在现代战争中,雷达是探测目标的最可靠的方法,因此,雷达隐身技术是隐身技术的重点。
雷达隐身技术的核心是降低目标的雷达散射截面积,其技术途径主要有两条:一是通过目标的外形设计降低散射面积;二是目标应用雷达吸波材料达到降低散射面积。
目标的外形技术不仅受到战术技术指标的限制,而且使目标的生产难度大、耗资多,所以研究和开发高性能的雷达吸波材料成为隐身技术领域中的重大课题。
早在二战期间,德国就在潜艇上应用雷达吸波材料,以躲避盟军的雷达探测。
在六七十年代,美国在SR - 71 高空高速侦察机上涂敷了雷达吸波材料。
到现在雷达吸波材料已有十多种,如果按材料成型工艺和承载能力,可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两种:a:涂敷型吸波材料涂敷型吸波材料是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于目标表面成吸波涂层,因其吸波性能优异和工艺简单而受到世界各国重视。
目前涂敷型吸波材料主要包括铁氧体吸波涂料、超细金属粉末吸波涂料、复合磁性金属化合物吸波涂料、羰基铁吸波涂料、陶瓷吸波涂料、掺杂高损物吸波涂料、盐类吸波涂料、放射性同位素吸波涂料、导电高分子吸波涂料、纳米吸波涂料和稀土元素吸波涂料等。
其中铁氧体是研究得比较多而且比较成熟的吸波材料。
例如,美国的F - 117A 隐身飞机和“海上阴影”号隐身舰艇都采用的是一种叫“铁球”的铁氧体涂料。
另外,陶瓷吸波涂料也是一种研制较多的吸波材料,它比铁氧体、复合金属粉末等吸波涂料的密度低、吸波性能好,而且还可以有效地减弱红外辐射信号。
b:吸波材料的另一大类是结构型吸波材料,它是一种多功能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能,是一种非常有发展前途的吸波材料。
其主要包括碳纤维复合材料、碳—碳复合材料、含铁氧体的玻璃钢材料、充填石墨的复合材料、玻塑材料、碳化硅纤维复合材料、混杂纤维增强复合材料、特殊碳纤维增强的碳—热塑性树脂基复合材料、导电复合材料、结构手征复合材料等等。
国外结构吸波材料已经进入应用阶段。
美国的先进隐身战斗轰炸机F - 117 、战略轰炸机B -2 、战斗机YF - 22 、YF - 23 、F - 22[11 ]以及先进巡航导弹上都大量采用了碳纤维、碳/ Kevlar 纤维或碳/ 玻璃纤维混杂纤维作为增强材料的结构吸波材料。
美国在1991 年的海湾战争中使用了F- 117 隐身战斗机,出动1000 多架次无一受损,取得了很好的战绩。
“隐身”用的特种碳纤维与传统的碳纤维不同,特种碳纤维的截面不是圆形的,而是有棱角的三角形、四方形或多角形截面碳纤维,用这种非圆形特种碳纤维与玻璃纤维混杂编织成三相织物,这种三相织物就象微波暗室结构一样,有许许多多微小的角锥,具有良好的吸波性能。
用这样的特种碳纤维制成结构吸波材料具备隐身/ 结构双重功能,B - 2 隐身轰炸机的蒙皮就是用这种“隐身”特种碳纤维来制造多层吸波蒙皮,既能满足飞机的机动特性,又不会反射雷达波,能起到很好的隐身作用。
混杂纤维增强复合材料是通过增强纤维之间一定的混杂比例和结构设计形式制造而成的满足特殊性能要求或综合性能较好的复合材料,目前该种材料已应用于美国的B - 2 隐身战略轰炸机。
碳化硅纤维复合材料是将碳纤维和碳化硅纤维以不同比例,通过人工设计的方法,控制其电阻率,便可制成耐高温、抗氧化,具有优异力学性能和良好吸波性能的碳化硅—碳纤维复合纤维。
碳化硅—碳纤维复合纤维和接枝酰亚胺基团与环氧树脂共聚改性为基体组成的结构材料,具有优异的吸波性能。
导电复合材料是由在非金属聚合物或树脂类物质中加入导电性纤维或纳米级金属粉末制成的。
当雷达波透过时,由于部分能量被吸收,而使反射的雷达波能量大大衰减,因而成为有效的吸波材料,其吸收频带可通过加入物质的种类和多少来调节。
混入的导电性纤维主要有聚丙烯腈纤维、镀镍的碳纤维、不锈钢纤维等。
这种复合材料可作为飞机或导弹的结构材料。
在结构型吸波材料中手征材料的研究是现在的一个热门领域,它与普通材料相比,有两个优势:一是调整手征参数比调节介电参数和磁导率容易,大多数材料的介电参数和磁导率很难在较宽的频带上满足反射要求;二是手征材料的频率敏感性比介电参数和磁导率小,容易实现宽频吸波。
在实际应用中主要有本征手征物体及结构手征物体两类,本征手征物体本身的几何形状如螺旋线等使其成为手征物体;结构手征物体各向异性的不同部分与其它成分成一角度关系,从而产生手征行为,结构手征材料可由多层纤维增强材料构成,其中纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶Kevlar 等,可将每层的纤维方向看作该层的轴线,将各层纤维材料以角度渐变的方式叠合时,构成结构手征复合材料。
我国有关结构型吸波材料也有过一定的研究。
北京航空材料研究所邢丽英等人采用在树脂中添加短的碳纤维、吸收剂等制备吸波材料,并且得出结论,不同长度的短碳纤维在树脂中的最佳填充量不同,在对应的最佳填充量可对电磁波起较大衰减作用。
天津大学的黄远等人将经过表面处理的碳纤维毡和环氧树脂复合,加入碳黑、金属粉末、铁氧体等填料制备出一种新型结构吸波材料,经几种不同表面形态的碳纤维与树脂混合对比,碳纤维毡表面的立体绒毛最有利于提高吸波性能。
发展:不管是涂敷型吸波材料,还是结构型吸波材料均是针对雷达探测系统研制开发的隐身材料,这些吸波材料主要吸收雷达辐射出的厘米级电磁波。
然而近几年,毫米波雷达和米波雷达的相继问世,使雷达隐身吸波材料将向兼容吸收厘米波、毫米波和米波,追求宽频带吸收的方向发展。
并且随着各国在军事方面的飞速发展,为军事方面的需求,如:隐形无人机、隐形战斗机,雷达隐身材料的研究永远都是朝着前进的方向发展。
2.2:红外隐身材料的研究现状及发展研究现状:随着红外探测技术的发展和先进红外探测器的问世,红外探测在现代战争中将占有越来越重要的地位, 如海湾战争中美国击落的飞机, 有40 %是由红外制导的空—空导弹击中的。
因此,红外隐身材料的研究已成为继雷达吸波材料之后未来吸波材料研究中的一个重要内容。
红外隐身纤维材料是红外隐身材料的一种,是能够吸收或屏蔽红外波以达到隐身作用的功能性纤维材料。
根据其功能,红外隐身纤维材料要求对红外波,特别是近红外波有强吸收能力或屏蔽作用。
国外由于涉及军事机密,因此有关红外隐身纤维的报道,不论期刊还是专刊都很少;国内在这方面的工作也很少,在80年代虽曾有人用可吸收红外波的染料或涂料在织物上涂层做成野战迷彩服,但由于吸收红外波的效果不够理想,因此也没有什么可借鉴之处。
但由于这种红外隐身纤维材料的核心就是红外吸收剂,而国内外有关红外吸收剂的研究已有不少。
早在1990 年,Masarn Mat suoka就指出酞菁化合物是一种好的近红外吸收剂,由酞菁经过反应形成的金属酞菁化合物及其衍生物可吸收772nm 以上的近红外波。
D. Setiadi 等人研究出一种导电聚合物应用于自吸收的热电传感器,其原理是使用一种红外吸收剂将入射的红外辐射全部吸收,并把它转变成热能,通过热电传感器上温度的升高而检测到红外辐射,在此研究中使用的红外吸收剂主要是聚吡咯、聚噻吩。
将聚噻吩与聚苯乙烯磺酸盐在水中混合成胶体悬浊液,将其与粘合剂混合应用喷涂或溶液浇铸的技术涂敷在热电感应器上,这样的红外吸收剂能吸收90 %以上的位于2~4μm 波长的红外线。
这种热电感应器显示出比普通热电感应器具有更高的灵敏度。
在红外吸收剂方面,国内也进行了一定的研究开发工作。
电子工业用染料被用作光电体系中有效吸光的关键物质,在激光系统、热写显示系统等体系中,近红外吸收染料被用作激光有效的感光介质。
这些染料包括菁染料、醌染料、酞菁染料、金属络合染料,它们对在780~830nm 范围内的近红外光有强吸收作用,摩尔吸光度大,从而得到较高的灵敏度。
发展:由于红外制导的精确性,为了解决这个难题,不管国内还是国外,都在投入这大量资金进行研究。
尽管国内外在红外吸收剂方面研究比较多,但将红外吸收剂应用于纤维或织物的报道却比较少。
瑞士山德士公司的Friedrich 等人采用五六或六六杂环化合物的红外吸收剂涂敷于织物上,从而达到隐身目的。
另据美国《防务新闻》(1998. 4. 6~12) 报道,美国正在研制一种低成本射频吸波材料,可以用作纤维使用,明显降低人体的红外信号特征。
但由于涉及军事机密,没有详细报道。
所以,直到现在还未有将红外吸收剂加入纺丝中制成红外纤维隐身材料的报道。
毫无疑问,红外隐身纤维材料必定是未来隐身材料的发展方向。
3:隐身材料研究发展的另一个领域及方向最近纳米材料的兴起,使得纳米吸波涂料也逐渐成为吸波材料的一个发展方向。
纳米材料是指材料组分的特征在纳米量级(1~100nm) 的材料,它独特的结构使其自身具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应,金属、金属氧化物和某些金属材料的纳米级超微细粉末在细化过程中,处于表面的原子数越来越多,增大纳米材料的活性,在电磁场的辐射下,原子、电子运动加剧,促使磁化,使电磁能转化成热能,从而增加了对电磁波的吸收。