隐身材料进展综述
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隐身斗篷的研究进展及存在问题 摘要:隐身斗篷,由硅纳米材料制造而成,利用该特殊材料折射或吸收大部分光线,从而达到隐形的目的。
本文主要总结归纳现如今应用于隐身斗篷的各种主要材料,详细论述了基于超材料特殊电磁特性的隐身技术,简单介绍部分材料应用原理。
关键词:影身斗篷,超材料,限元分析软件,均匀介质1. 隐身斗篷的应用前景 隐形斗篷我其实是在电影Harry Potter 中第一次知道,它常被哈利拿来干一些从霍格华兹魔法学校里偷跑出来如此的事情。
现实中科学家们也一直在研究它。
在不远的将来,隐身斗篷将会真的存在于现实世界中了。
而且隐身斗篷的应用前景非常广。
隐身技术在外科手术,军事航空等多个领域中获得广泛的应用。
例如, “地震斗篷”——能够让冲击波、暴风浪或者海啸在所遮蔽的物体面前变成“瞎子”,进而达到保护建筑物的目的。
同时为提高战场生存能力, 隐身技术越来越多地应用于军用装备上。
随着军用探测技术的不断进步, 对军用装备隐身性能的要求不断提高, 传统的隐身技术已经不能满足要求。
2. 隐身材料及其隐身原理2.1 超材料众所周知,介电常数和磁导率是用于描述物质电磁特性的基本物理量,决定着电磁波在物质中的传播特性。
迄今为止,自然界中天然物质的介电常数和磁导率均大于或等于1。
2000年,Smith 等人利用金属铜的开环共振器和导线组成2 维周期性结构,首次在实验室制造出微波频段具有负介电常数和负磁导率的介质材料,引起科学界的轰动。
随后,双负材料、单负材料、手性材料、理想磁导体和理想电导体等材料成为科学研究的热点,并将这些材料统称为超材料(metamaterials)。
由于超材料具有一系列特殊的电磁特性,因而具有广阔的应用前景。
2.1.1超材料椭圆柱电磁斗篷文献[1]利用有限元分析软件Comsol Multiphysics 分析了超材料介电常数偏差、磁导率偏差和损耗对电磁斗篷场分布的影响,并讨论了在电磁斗篷内放置不同电磁特性的物体后斗篷外电场分布的变化。
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。
红外隐身涂层材料及技术研究进展摘要:当前我国的红外探测技术快速发展,相关的技术设备和材料研究也在不断深入,其中红外隐身图层材料在军事领域有着广泛的运用。
在红外探测系统和探测精度不断提升的大背景下,军事领域使用了大量以红外辐射为信号源的武器和装备,使得战斗机、车辆和坦克等重要的武器装备极容易被追踪攻击甚至被摧毁。
因此,为了适应红外探测领域的严峻挑战,应对好红外威胁并提升武器装备的运行能力,必须利用更为科学的技术和材料。
基于此,本文对红外隐身图层材料的概念、主要分类及其特性进行了简要介绍,并从涂层材料的研究发展和性能测试两个方面综述目前红外隐身涂层的研究进展,并对其未来研究发展方向提出展望。
关键词:红外隐身涂层材料;特殊材料;技术研究引言红外隐身涂层材料能够帮助目标躲避红外信号的追踪,从而实现反探测和反追踪的目标,在军事领域红外探测技术和红外隐身涂层材料均有着广泛的应用。
为了有效对抗各种红外线探测器的探测和追踪,提高武器和军事目标在战争中的生存和防打击能力,必须做好反红外探测研究工作。
而红外隐身涂层材料具有制备简单、使用方便、成本低廉和防探测能力强等诸多优点,在结合具体使用场景的基础上选择恰当的红外隐身涂层材料,可为武器装备有效对抗红外线探测提供关键支持。
一、红外隐身涂层材料的分类与特性分析要想了解红外隐身涂层材料,必须先认识红外线和红外检测技术。
红外线是指波长在0.76~1000µm范围内的电磁波,红外线具有电磁波的粒子性和波动性,同时还具有反射、折射、偏振等特性,与可见光类似,但是红外线的热效应相较于可见光更强,因而更容易被物质吸收。
红外探测技术正是通过红外线发射、接收信号并开展分析来实现探测目的,并通过分析物体发出的红外光波段来跟踪其位置,并分析其性质。
红外隐身材料则能帮助物体避开红外探测器的探测检查,通过降低或者改变目标物体的红外辐射特征来降低其可探测性,或者通过改进材料的结构特征等来降低或者吸收目标物体的红外辐射能量,常见的红外隐身涂层材料包括降低目标红外发射率和控制目标温度的涂层材料等。
纳米隐形材料综述纳米隐形材料的研究和前景综述作者:杜彬班级:应用化学101班学号:101003104摘要:纳米材料由于其特殊的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面与界面效应和宏观量子隧道效应产生优良的电磁波吸收性能受到世界各国的重视,本文介绍了纳米隐身材料的特性、吸波机理以及国内外纳米隐身材料的研究进展情况,并对纳米隐身材料今后的发展方向进行了展望。
关键词:纳米材料;隐形;效应;吸波性能引言随着电子科技的迅猛发展,各种新型雷达探测器及精密武器相继问世,使得未来战场上武器特别是一些大型的作战武器,如飞机、坦克、导弹、舰艇等所面临的威胁日益增加,于是为了提高在战场上的生存能力、防御能力和攻击能力,隐形技术普遍受到了世界各国的高度重视。
隐形技术已经由原来的“锦上添花”变成现在的“必不可少”,隐形技术的发展关键在于材料技术的发展,现代化的战争对吸波材料的性能提出了越来越高的要求,一般传统意义的吸波材料已经很难满足薄、轻、宽、强的综合要求,各国都在积极开发新型的隐形材料,纳米隐身材料研究是目前隐身材料研究中一个非常活跃的热点,纳米材料具有纳米小尺寸效应、宏观量子隧道效应、界面效应等特点,使其在光、电、磁等物理方面具有独特的性质,可导致微波的高磁导率、高磁损耗,实现微波的宽频带强吸收,而且具有兼容性好、质量轻、厚度薄等特点,是一种具有很大发展潜力的新一代隐形材料。
1、纳米隐身材料的特性及吸波机理1.1特性分析纳米材料是指材料组分的特性尺寸在纳米数量级(1nm—lOOnm)的材料,纳米隐形材料是指以磁性纳米材料或结构为主体构成的一种复合型隐形材料,由于结构和组成的特殊性,纳米隐形材料具有一些独特的特性,主要体现在以下几个方面:(1)特性尺寸在lnm—lOOnm之内,低于微波频段趋肤深度,可以避开趋肤效应的制约。
(2)磁性金属纳米材料具有高饱和磁化强度及形状各向异性,其微波频段的磁导率和磁损耗可比磁性金属微米颗粒吸收剂高2个以上数量级,该特点可使纳米隐形材料具有大幅度的提高低频段吸波性能的潜力。
红外隐身涂料的研究进展郦江涛姜卫陵赵云峰( 北京材料工艺研究所 , 北京 , 100076)摘要为了提高导弹的生存力和战斗力 , 必须提高导弹的突防能力 , 红外突防是其中一个重要内容。
红外隐身涂层技术是提高导弹红外突防的一种简单有效的方法。
本文介绍了红外隐身材料国内外研究进展情况 , 包括构成红外隐身材料的填料、树脂及其红外性能的各种影响因素 , 最后还将介绍与雷达隐身的兼容性问题。
关键词突防 , 红外辐射 , 隐身材料。
1 引言20 世纪 70 年代以来 , 随着热红外探测器的广泛应用 , 红外隐身技术无论在飞行器、地面设备还是战略突防等方面都引起了世界各强国的高度重视。
相比国际上飞速发展的红外技术 , 我国还有相当的差距 , 必须加强这方面的研究。
红外探测由于探测精度高 , 已经成为一种重要的探测和跟踪手段。
随着红外探测技术的快速发展 , 红外隐身技术也取得了很大的进步。
本文将概括地介绍应用于红外隐身涂层的填料、粘合剂及其红外特征的影响因素 , 最后还将讨论与雷达的相容性问题。
2 低红外发射率材料[ 1 ]一般来说 , 用于热隐身的材料应具有以下基本特性 : 具有符合要求的热红外发射率或较强的控温能力 ; 具有合理的表面结构 ; 具有较低的太阳能吸收率; 能与其它频段的隐身要求兼容。
发射率是物体本身的热物性之一 , 其数值变化仅与物体的种类、性质和表面状态有关。
而物体的吸收率则不同 , 它既与物体的性质和表面状态有关 , 也因外界射入的辐射能的波长和强度而异 , 所以严格讲来 , 吸收率不是物体的热物性。
目前 , 以降低发射率为主要目标的涂料的主要性能指标是 : 目标表面的发射率ΕT IR , 在可见光和近红外波段的太阳能吸收率 A SUN 及与其它波段红外特性要求的兼容性。
2 . 1 填料的选择填料是影响涂料红外性能的基本因素之一。
大部分的无机填料在热红外波段 (T IR) 有明显的宽吸收频谱。
我国隐形材料发展现状
目前,我国隐形材料的发展取得了显著成就。
隐形材料是一种可以使物体在光线照射下几乎变得无法察觉的材料,被广泛应用于军事、航空航天、安全等领域。
在军事方面,我国研发的隐形材料广泛用于战斗机、导弹、舰艇等武器装备上,有效提升了战斗平台的隐身性能。
我国研制的超薄涂层和多层膜材料,具有良好的隐形特性,能够有效减少雷达反射、红外辐射和可见光反射,使战斗平台在战场上难以被敌方探测到。
航空航天领域也是隐形材料的重要应用领域。
我国研发的隐形涂层和材料被广泛用于飞机、导弹等航空航天器的表面,使其在空中飞行时减少雷达和红外信号的反射,从而提高了飞机的隐身性能,增加了对敌方的突然袭击的难度。
此外,我国对隐形纤维材料、隐形服装等领域也进行了深入研究和开发。
隐形纤维材料可以在光线照射下具有透明的特性,使人体能够在大部分光线条件下难以被察觉。
这种材料在特种部队的作战服装和情报人员的隐蔽装备中有重要应用。
此外,我国还研发了一种特殊的隐形脸谱系统,可以使人的面部在红外和可见光谱下呈现出隐形效果,保护特种作战人员的身份安全。
当前,我国隐形材料发展正处于快速发展的阶段。
随着科技水平的不断提升和人们对隐身性能要求的增加,我国在隐形材料研发方面将继续加大投入,推动隐形材料领域的创新发展。
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。
本科课程论文题目隐形材料的研究进展院(系)化学学院专业化学教育课程材料化学学生姓名XXX XX学号XXXXXXXX指导教师XXXXX二○一三年六月隐形材料的研究进展Status and Development of Study on New Stealthy MaterialsXXX(华中师范大学,武汉430079)摘要:随着科技的进步,隐身材料层出不穷。
本文首先简单的介绍了隐身材料的基本概念和分类,回顾了从二次世界大战至今几十年间,隐身材料的发展历程。
然后综述了新型隐身材料在研究方面所取得的进展,从隐身材料在军事、隐身衣、隐身毯三个方面入手,重点介绍了近年来在隐身材料领域的最新科技前沿。
最后指出了隐身技术未来的发展方向。
关键词:隐身材料隐身衣隐身涂层Abstract:With the advancement of technology, stealth materials are abounding. Firstly, the technical article does a brief introduction to the basic concept of the stealth materials and its classification and reviews its development process since World War II. Then this article summarizes the progress of new stealth materials, from military, cloak, stealth blanket, these three aspects. It also focuses on introducing the latest technology in stealth material frontier in recent years. Finally the article points out the future direction of the stealth technology.Key words: Stealth materials Cloak Stealth coating1 前言科学技术不断发展,各种隐身材料从实验室走上应用舞台,逐渐深入到人类社会的各个领域。
隐身材料进展综述在现代社会中,科技的进步以及工业的迅猛发展为人们的生活带来了翻天覆地的变化,环境污染问题也日趋严重,时至今日,环境污染已经变得多样化,不仅包括可见的污染,如空气污染和河流污染;电子电信设备大规模的使用在给人们提供极大便利与享受的同时,也带来了无形的电磁污染,威胁、危害着人们的生命健康,极大地影响了生活质量,制约着社会的发展。
另一方面,随着现代各种光电磁探测技术的迅猛发展,传统的作战武器所受到的威胁越来越严重。
隐身技术作为提高武器系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段,已经成为海、陆、空立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段,并受到世界各国的高度重视。
因此,开发高效电磁屏蔽材料来解决电磁辐射以及隐身问题已迫在眉睫。
微波吸收材料作为以吸收衰减入射的电磁波为主的一类隐身材料,由于其显著的雷达隐身和对电磁干扰的屏蔽作用,成为一种重要的电磁屏蔽材料与技术而被广泛研究。
随着人们对于电磁波吸收机理研究的不断深入和微波吸收材料合成工艺的不断改进,高效、稳定、性能优异的微波吸收材料必将为人们的生产生活和国防建设提供有力的保障。
隐身技术(又称为目标特征信号控制技术)是通过控制武器系统的信号特征,使其难以被发现、识别和跟踪打击的技术。
按照使用的探测波来分,隐身技术可分为可见光隐身技术、雷达波隐身技术、红外隐身技术、激光隐身技术等。
通常使用的一些隐身技术手段主要有:隐身外形技术、隐身材料技术、无源干扰技术、有源隐身技术等。
其中,材料技术作为具有长期有效性而行之有效的隐身手段显得尤为重要。
1雷达隐身材料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Pi,经过目标后反射回来的电磁波功率为Pr,那么功率反射率就为Rp=Pr/Pi,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R=10lgRp。
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。
按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。
由于涂敷型吸波材料只是在目标表面涂覆了一层或多层吸波材料,因此对它的承载性没有特殊要求。
这种材料使用起来方便快捷,在军用飞机、坦克、军舰上都有很广泛的应用。
按照吸波材料的吸收机理可以分为干涉型和吸收型。
干涉型是利用吸波层表面反射波和底层反射波的振幅相等而相位相反进行干涉抵消,但是它的缺点是吸收频带很窄。
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,具有承载和雷达隐身的双重功能,是非常有发展前途的吸波材料。
由于需要承载,因此对这种材料的要求非常高。
按照结构形式其可分为混杂纤维增强复合材料、多层吸波复合材料以及夹芯结构复合材料。
它主要是由承载的基体材料和吸波剂复合而成。
基体材料主要是高分子类的一些材料,而吸波剂可以是由上述的无机、有机吸波剂或者是它们的混合物组成。
总之,尽管某些吸波材料在一些方面具有优势,但还没有同时满足各种要求的雷达吸波材料。
无论是涂敷型还是结构型雷达吸波材料,是向着吸收能力高、吸收频带宽、力学性能和耐候性好、厚度薄而质量轻的方向发展。
2红外隐身材料红外探测是仅次于雷达探测用得较多的探测手段之一。
它通常是以被动式进行,利用目标发出的红外线来发现、识别和跟踪目标。
由于空气中的水分和二氧化碳会不同程度地吸收红外线,因此能透过大气的红外波长范围是有限的,通常把相对大气透明的红外波长范围称为大气窗口,共有3个大气窗口:窗口Ⅰ(0.79~2.60μm)、窗口Ⅱ(3~5μm)、窗口Ⅲ(8~14μm)。
其中窗口Ⅰ属于近红外波段,它的特点与可见光相似,但穿透力比可见光强。
一般近红外隐身都与可见光隐身一起考虑,它要求目标与背景的反射率差要小,只要差别小到一定程度就可以达到近红外隐身,目前近红外隐身材料一般都为涂敷型,且以涂料居多。
Kumar 等曾对印度西部拉贾斯坦邦地区的植物叶子在400~900nm可见和近红外光谱波段的反射作过调查,目的就是为了指导设计涂料的颜色用于军事目标在该波段的隐身。
Sliwinski等研制出了可以调节近红外波段反射曲线进而与背景反射曲线一致的彩色颜料,可用于制备近红外隐身涂料。
近红外隐身一般通过与可见光类似的伪装都能达到很好的效果。
因此,通常红外隐身更多考虑的还是中远红外波段,即窗口Ⅱ和窗口Ⅲ,该波段红外又称为热红外。
使用该波段的红外探测系统通常是依靠目标自身和背景的辐射差别来发现和识别目标。
而根据波尔兹曼定律:E=4εσT4,其中σ为玻尔兹曼常数,E为目标自身的辐射能量,它主要与发射率ε和温度T有关。
通常背景的温度较低,辐射能量较小。
因此要使目标与背景的辐射差减小,就得降低标的辐射能量。
热红外隐身材料主要是根据这样的基本原理,通过降低目标的发射率或温度来达到红外隐身目的。
因此,按作用机理红外隐身材料可分为控制比辐射率和控制温度两类。
3激光隐身材料激光作为一种主动探测信号有许多优点。
与普通光源相比,它具有亮度高、方向性好、单色性好、相干性好等优点。
作为雷达使用时,激光常被称为激光雷达,与普通微波雷达相比,它又具有分辨力高、抗干扰能力强、隐蔽性好、体积小、重量轻等优势。
如今,激光探测信号已被广泛运用于激光测距仪、激光雷达、激光制导武器等。
激光隐身过程与雷达隐身过程相类似,主要是降低目标表面的反射系数,减小激光探测器的回波功率,降低激光探测器的性能,使敌方不能或难以进行激光探测,以达到激光隐身的目的。
从微观上看,物质对激光的吸收过程是物质与电磁波的作用过程,在此过程中,光子的能量转化为电子的动能、势能,或分子(原子)的振动能和转动能,因此这对吸收材料的内部结构有一定的要求。
通常,激光隐身材料针对的激光波长为0.69μm、0.93μm、1.06μm、1.54μm或10.6μm,其中最常用的为1.06μm和10.6μm。
好的激光隐身材料应对特定波长的激光具有高的吸收率和低的反射率。
此外,其它的性能如热稳定性、化学稳定性以及力学性能也要满足一定的要求。
从使用方法上激光隐身材料可分为涂料型和结构型两大类,其中涂料型用得最多。
Graham曾研制了由树脂溶液和激光吸收染料组成的激光衰减涂料(LEAP),可用于激光隐身。
目前,国内的研究也初见成效,王自荣等制成的带颜色涂料在紫外-可见分光光度计1.06μm处反射已经能衰减到0.2%。
涂料型激光隐身材料大多含激光吸收染料,一般激光吸收染料的结构特殊使之对于特定波长的激光可能会有特定的强吸收。
激光吸收染料的种类很多,包括菁类染料、钛菁类染料、金属络合物染料、醌型染料、偶氮染料、游离基型染料、芳甲烷型染料、苝类染料以及其它的一些激光吸收染料。
另外,纳米材料也可用于制备激光隐身材料的吸收剂,国内已有这方面的研究,王春秀等制备的纳米晶La2O3和纳米CeO2已经表现纳米材料作为激光吸收剂的潜力;朱长纯对不同基底上定向生长的碳纳米管薄膜的电磁波特性进行了研究,结果表明,碳纳米管对红外激光的吸收能力很强,最高吸收系数能达到98%。
作为激光隐身材料,为了减少激光反射回波,除了用一些激光吸收材料外,工程上还可采用透射材料、导光材料、光致变色材料、变偏振材料等。
4多波段复合兼容隐身材料由于当前多模复合制导技术的不断发展以及探测手段的日益多样性,战场武器装备可能同时面临雷达、红外、激光以及可见光等探测手段的威胁,因此多波段复合隐身材料的发展很早就受到了专家以及相关研究者的关注和重视。
下面针对当前最常用的探测手段,即雷达、红外以及激光的复合隐身材料作简单概述。
高效率的雷达隐身材料以提高电磁波的吸收率为前提,往往同时也提高了材料的发射率,材料红外发射率的降低与雷达吸波能力的提高存在着矛盾[63]。
尽管如此,由于红外和雷达的波长相差很大,红外波是微米级的,雷达是厘米或毫米级的,因此从理论上来说,研究和开发红外/雷达兼容隐身的材料是可能的。
金属材料是红外隐身材料中应用较多的一类材料,它具有低的红外发射率,但由于高的反射率不利于雷达隐身。
通过复合有可能解决这一问题,因为有研究发现,一些金属氧化物、半导体材料等与片状铝粉混合使用时,红外反射、辐射及与雷达波的兼容性能较好。
此外,导电聚合物作为一种新型材料,也有特殊的性质。
对导电高聚物电导率的研究表明,具有半导体性质的导电高聚物在3cm附近波段有很好的微波吸收特性,比如中性聚苯胺膜等导电高聚物在8~20μm范围内的红外发射率可小于0.4。
由于导电高聚物具有电磁和光学参量可调节、密度小、易于复合和成型等优点,因此这类材料作为雷达/红外兼容的隐身材料也很有前景。
然而,国外最多的是采用多层结构。
如美国专利[65]很早就研制了一种同时具有很好雷达和红外隐身效果的材料,这种材料具有3层结构。
底层为基层,可以使用表面涂有聚乙烯膜或增塑聚氯乙烯的尼龙或聚酯纤维编织材料;中间层是沉积金属层,一般为气相层积而成的纯金属铝;最上面是涂料层,主要是内含氧化铬、氧化铁、二氧化钛等金属氧化物颜料的高分子涂料。
底层能很好地反射和吸收来自目标的热红外辐射,同时中间层的特殊表面电阻设计使其具有与环境相似的雷达反射性质,最上层是对近红外和可见光都具有良好隐身性能的涂料,为了能在热红外波段具有更好的隐身效果,这种材料使用的涂料中含有对中远红外光透明的黏合剂。
随后出现的改进多层结构[66]也具有较好的雷达/红外复合隐身效果。
5 几种新型隐身材料(1)手性材料。
研究表明,具有手性特征的材料,能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。
(2)纳米隐身材料。
近几年来,对纳米材料的研究不断深入,证明纳米材料具有极好的吸波性能,纳米材料现已受到各主要国家的高度重视,并把其作为新一代隐身材料进行探索与研究。
(3)导电高分子聚合物材料。
这种材料最近几年才发展起来,其具有结构多样化、密度小和独特的物理、化学特性,已经引起科学界的广泛重视。
(4)陶瓷类吸收剂。
陶瓷类吸收剂的密度比铁氧体低,吸波性能较好,耐高温,而且还可以有效抑制红外辐射信号,这类吸收剂主要有SiC 粉末、SiC 纤维以及硼硅酸铝等。