雷达吸波材料研究进展
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运用各种侦察探测手段,实现战场透明化是现代信息化战争的一个基本特点。
红外探测和雷达探测被广泛应用于战场,这促使红外和雷达兼容隐身技术成为了对抗探测的研究重点。
相较于传统红外和雷达兼容隐身材料,基于超构材料的新型红外和雷达兼容隐身材料表现出更加优异的性能。
1红外和雷达兼容隐身原理与途径红外隐身,顾名思义就是降低目标被红外探测器(红外探测系统)发现的概率,达到隐身的目的。
红外探测器通过对物体发射的红外线进行感光成像,进而可以发现与背景存在较大红外辐射差异的位置。
一般而言,武器装备以及作战人员相较于环境背景均具有较强的红外辐射。
控制目标红外辐射实现红外隐身的两个途径:一是控制目标表面的红外发射率;二是控制目标的表面温度。
通常为了实现军事目标的红外隐身,需要尽可能降低其表面温度和所用材料的红外发射率。
雷达通过主动发射并接收目标被动反射的电磁波实现对目标的探测。
雷达隐身的目的就是降低目标被雷达探测设备发现的概率。
雷达散射截面(RCS)就是反映目标在受到电磁波照射后,向雷达接收方向散射电磁波能力的量。
通过降低目标的RCS可以减小目标被探测的距离,进而降低目标被发现的概率。
降低武器装备RCS 的主要途径有:一是通过外形设计等方法来改变散射波的方向;二是通过雷达吸波材料吸收入射的电磁波。
红外和雷达兼容隐身材料要能够在红外和雷达两个频段同时具有隐身能力,然而不同频段对隐身材料的电磁特性一般具有不同的要求,甚至在某些方面是相互限制的。
红外隐身一般要求材料具有低发射率,根据基尔霍夫定律也就是低吸收率;而雷达隐身为了更好地吸收入射电磁波,则一般要求材料具有高吸收率,这就导致红外隐身和雷达隐身在隐身材料吸收率上存在机理上的矛盾,这也正是红外隐身和雷达隐身兼容的科学难点所在。
因此,红外和雷达兼容隐身材料的研究重点是在借助上述能够实现红外隐身和雷达隐身的途径的基础上,尽可能降低两者在隐身性能上的相互影响。
目前常见的红外和雷达兼容的隐身材料实现的途径可概括为以下两种:第一,通过研制单一型材料,使其能够同时实现红外低辐射和雷达高吸收,实现红外和雷达兼容隐身。
64科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald随着雷达探测技术的迅猛发展,世界各国的军事防御体系及飞行器被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大,军事目标的生存能力受到了严重的威胁。
为此,发展隐身技术就成了军事技术发展的重要方向。
而作为隐身技术的最重要组成部分—吸波材料的研究成为各军事强国角逐军事高科技的热点之一。
吸波材料按不同研究时期划分,可分为传统和新型吸波材料。
1 传统吸波材料1.1导电碳黑,石墨,碳纤维石墨很早就被用来填充在飞机蒙皮的夹层中,吸收雷达波,美国用纳米石墨做吸波剂制成石墨-热塑性复合材料和石墨环氧树脂复合材料称为“超黑粉”纳米吸波材料[2],对雷达波吸收率大于99%,低温下保持很好韧性。
有研究表明,在透波材料中掺入炭黑,可使材料的介电常数增大,且可以减小电磁波吸收厚度,从而减轻电磁波吸收体的质量。
碳纤维是结构隐身材料最常用的一种增强纤维,并经过实战考验。
现有的很多国外隐身飞机都部分地采用了碳纤维吸波材料,有的碳纤维或其复合材料在机身中用量达30%~50%。
隐身用的特种纤维截面不是圆的,而是三角形,四方形或多边形。
碳纤维的缺点是抗氧性差,在空气中难以承受较高的使用温度。
1.2铁氧体磁性材料中的铁氧体既是透波材料又是吸波材料,具有透波和吸收双重功能,这种磁性吸波涂层频段相对比较宽,是对厚度要求严格的隐身材料中不可缺少的材料。
单一铁氧体吸收剂工作频带窄,一般最大只有2~3GHz,为了拓宽频宽一般加入其他磁性材料。
如用于厘米波段的锂-镉铁氧体,用于毫米波段的镍-锌铁氧体和用于加宽频段的锂-锌铁氧体[1]。
还有在钡铁氧体中加入Co,形成c面各向异性的Ba 3Co 2Fe 24O 41,被广泛研究,在微波范围也体现较好的性能。
Ti、Ni、Mg等均有报道[3~4]。
铁氧体作为吸波剂应用时,主要存在比重大的问题。
近年来,一些国家正研制新组成的铁氧体粉末,具有频带宽、质量轻、厚度薄及吸附力能力强等特点。
2024年吸波材料市场调研报告1. 引言吸波材料是一种能够吸收电磁波并将其转化为热能的材料,广泛应用于电子通信、雷达、无线电频段等领域。
本报告对吸波材料市场进行了调研,着重分析了市场规模、市场竞争格局以及未来发展趋势,以期为投资者提供有价值的参考。
2. 市场规模分析根据调研数据显示,吸波材料市场在过去几年保持了高速增长的趋势。
2018年,全球吸波材料市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将增长至XX亿美元。
这主要得益于电子通信和无线通信技术的普及以及雷达技术的快速发展。
3. 市场竞争格局分析吸波材料市场竞争激烈,存在着多家知名企业。
根据市场份额数据,XYZ公司在全球吸波材料市场占据了领先地位,其产品品质和市场影响力得到广泛认可。
此外,ABC公司、DEF公司等也在市场中具有一定的份额。
未来,吸波材料市场竞争将进一步加剧。
随着新技术的不断涌现和市场需求的变化,企业需要不断创新和提高产品质量,以保持竞争优势。
4. 发展趋势展望4.1 技术创新随着通信技术的不断发展和应用领域的拓宽,对吸波材料的性能要求也越来越高。
未来,吸波材料将朝着宽频、多功能的方向发展。
新材料、新工艺的应用将成为吸波材料市场发展的重要动力,如金属复合吸波材料、微波光子晶体材料等。
4.2 应用领域扩展吸波材料在电子通信、雷达等领域具有广泛的应用,但目前仍有较大的市场空间可以开发。
随着物联网、5G等技术的发展,吸波材料将在更多领域得到应用,如智能家居、汽车电子、无人机等。
4.3 区域市场分析全球吸波材料市场主要集中在北美、欧洲和亚太地区。
其中,北美地区市场规模最大,拥有众多知名企业。
亚太地区市场增长较快,主要受到中国、日本等国家的推动。
5. 总结吸波材料市场在未来具有较大的发展潜力。
技术创新、应用领域扩展以及区域市场开拓将是市场竞争的关键。
投资者应密切关注吸波材料行业的最新动态,寻找有潜力的企业进行投资。
注意市场趋势,以把握投资机会,实现长期收益。
雷达吸波材料原理雷达吸波材料是一种可以吸收雷达波的材料,其原理主要基于电磁波的反射和吸收。
雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的装置,它通过发射电磁波并接收其反射波来获取目标的位置和性质信息。
然而,在某些情况下,我们希望雷达波能够减少或消除对目标的干扰,这就需要利用雷达吸波材料。
雷达吸波材料的主要作用是通过吸收雷达波来减小或消除反射波,从而使目标对雷达的探测难度加大。
它通常由一种或多种吸波材料构成,这些材料具有特殊的电磁性质,能够有效地吸收入射的雷达波。
雷达吸波材料的吸波效果主要依赖于两个因素:材料的电磁性能和结构设计。
材料的电磁性能对吸波效果起着至关重要的作用。
雷达吸波材料通常具有高电导率和复杂的介电常数,这使得它们能够有效地吸收电磁波。
高电导率可以使材料表面形成电流环,从而使入射的电磁波转化为热能而被吸收。
而复杂的介电常数则可以使材料对不同频率的电磁波都有较好的吸收效果。
结构设计对雷达吸波材料的吸波效果也至关重要。
雷达吸波材料的结构通常由吸波层、介质层和基底层组成。
吸波层是真正起到吸波作用的关键部分,它的厚度、组分和结构都会影响吸波效果。
介质层的主要作用是调节入射波的传播速度和折射率,从而提高吸波效果。
基底层则用于支撑整个吸波材料,同时也可以起到反射波的抑制作用。
除了电磁性能和结构设计外,雷达吸波材料还需要考虑其他因素,如温度稳定性、耐候性和机械强度等。
这些因素都会对材料的吸波效果和使用寿命产生影响,因此在选择和设计雷达吸波材料时需要综合考虑。
雷达吸波材料在军事、航空航天、通信和雷达隐身等领域都有着广泛的应用。
它可以用于制造隐身飞机、导弹和军舰等军事装备,以减小其被雷达探测的可能性;同时也可以用于制造电磁波屏蔽材料,以减少电磁干扰和提高通信质量。
雷达吸波材料是一种利用电磁性能和结构设计来吸收雷达波的材料。
通过选择合适的材料和设计合理的结构,可以实现对雷达波的有效吸收,从而达到减小或消除目标对雷达的探测的效果。
军民融合吸波材料军民融合吸波材料在军事应用领域有着重要的作用,同时也具有广泛的民用应用价值。
本文将对军民融合吸波材料进行深入的研究和探讨,从材料特性、应用领域、发展现状以及潜在的应用前景等方面进行详细介绍。
一、军民融合吸波材料的特性军民融合吸波材料是一种可以吸收电磁辐射的材料,其主要特性包括宽工作频率范围、高吸收性能、轻质化、耐腐蚀性强、易加工、成本低廉等。
这些特性使得军民融合吸波材料在军用雷达、电子对抗、隐身飞行器等方面有着重要的应用,同时也在通讯、医疗、电子消费品等领域具有潜在的应用前景。
二、军民融合吸波材料的应用领域1. 军事领域:军民融合吸波材料在军事领域主要应用于隐身技术、雷达系统、飞行器外壳、电子干扰设备等方面。
通过在飞行器外壳表面涂覆吸波材料,可以有效减弱飞行器的雷达截面,提高隐身性能;在雷达系统和电子干扰设备中使用吸波材料,可以有效降低电磁辐射损失,提高系统性能。
2. 民用领域:军民融合吸波材料在民用领域有着广泛的应用前景,主要包括通讯设备、医疗仪器、电子消费品等方面。
在通讯设备中使用吸波材料,可以有效减少电磁干扰,提高通讯质量;在医疗仪器和电子消费品中使用吸波材料,可以降低电磁辐射对人体的影响,提高产品安全性。
三、军民融合吸波材料的发展现状目前,世界各国对军民融合吸波材料的研究与开发方兴未艾,技术水平不断提升。
主要的研究方向包括新型吸波材料的设计与合成、吸波性能的优化、制备工艺的改进等。
各国军工企业和科研机构在吸波材料领域都进行了大量的投入和研究,取得了许多具有重大意义的成果。
中国在军民融合吸波材料领域也有着扎实的研究基础,在吸波材料的设计合成、纳米材料的应用、制备工艺的改进等方面取得了一系列的重要进展。
中国的吸波材料产品已在国际市场上占据一定份额,具有一定的竞争优势。
四、军民融合吸波材料的应用前景随着信息技术的飞速发展和军事装备的现代化需求,军民融合吸波材料的应用前景非常广阔。
浅谈雷达吸波材料的发展现状作者:牟维琦黄大庆来源:《科技创新导报》 2012年第24期牟维琦黄大庆(北京航空材料研究院北京 100095)摘要:随着科技的发展,现代化武器装备对于隐身性能的需求越来越强烈,隐身性能已经成为衡量一种武器装备先进性的一项重要标准,现阶段实现隐身技术主要的手段是通过雷达吸波材料,本文就传统和新型雷达吸波材料的发展现状进行了评述以及展望。
关键词:雷达吸波材料隐身技术中图分类号:F2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(c)-0037-021 前言随着现代军事技术的发展,对飞行器和舰艇的探测技术越来越成熟。
针对日益成熟并完善的雷达、红外、可见光和声学探测系统,隐身技术(stealth technology)或低探测技术(low observable technology)应运而生。
隐身技术是通过研究利用各种不同的技术手段来降低己方目标的可探测特征信号,使其与探测背景难于区分,最大程度地降低敌方探测系统发现的概率,使己方目标、己方的武器装备不被敌方的探测系统发现。
它使初级的伪装技术由消极被动变成了积极主动,能够显著提高战场生存和攻防能力,实现隐形、机动、突击和防护的完美结合。
隐身技术最初出现在20世纪70年代,并在80,90年代迅速发展,最早应用在飞机上。
从F-117到F-22,美国隐身技术走过的是一条“外形-涂料-材料”的轨迹。
F-117采取的主要隐形措施就是外形隐身。
它完全采用钻石切割技术的多面多角形设计,把射来的雷达波向各个方向散射,让敌方雷达难以发现目标。
B-2隐形轰炸机运用大量碳纤维复合材料和特制的吸波涂料将雷达散射截面(RCS)降低至0.1m2左右。
美国研制的“科曼奇”隐身直升机的雷达散射截面只有其他常规直升机的1%,是“阿帕奇”的1/400,红外特征仅是后者的1/4。
由此可见,美国在隐身技术领域具有明显的优势。
吸波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,吸波材料是实现隐身技术的物质基础。
雷达吸波材料雷达吸波材料是一种用于吸收雷达波的特殊材料,能够将雷达波转化为热能或其他形式的能量。
在雷达系统中,很多时候需要减少或消除杂散回波,以使雷达系统能够更清晰地接收到目标的回波信号。
雷达吸波材料便是为了实现这一目的而被广泛应用的一种材料。
雷达吸波材料通常由一种或多种尺寸合适的粒子或结构组成,这些粒子或结构能够有效地吸收能量,并将其转化为热能。
雷达波在进入雷达吸波材料时,与其表面的粒子或结构发生相互作用,从而发生能量转移,导致波的衰减。
这种衰减使得雷达波在材料中的传播距离变短,从而减少了杂散回波的产生,提高了雷达系统的性能。
雷达吸波材料的吸波机制主要包括两个方面:一是通过反射和散射来分散和遮挡雷达波,使其无法到达接收器;二是通过吸收和转化雷达波的能量,将其转化为其他形式的能量,比如热能。
通过这些机制,雷达吸波材料能够有效地将雷达波吸收,减少杂散回波的产生。
现代雷达吸波材料通常具有以下特点:首先是宽频带特性,即能够吸收各种不同频率范围内的雷达波。
其次是高吸波效率,即能够有效地吸收雷达波并将其转化为其他形式的能量。
另外,雷达吸波材料还需要具有耐热、耐候、耐腐蚀等特性,以保证其在各种环境条件下的稳定性和长期可靠性。
常见的雷达吸波材料包括石墨烯、吸波涂料、吸波棒、吸波聚合物等。
其中,石墨烯是一种具有优异特性的新型材料,具有高导电性和光学特性,能够有效地吸收雷达波。
而吸波涂料一般是由吸波颗粒和基体材料组成的,能够覆盖材料表面并具有吸波效果。
吸波棒和吸波聚合物则是一种具有特殊结构的材料,能够通过形状和材料的选择来实现吸波效果。
总结来说,雷达吸波材料是一种特殊的材料,能够有效地吸收雷达波并将其转化为其他形式的能量。
通过吸收和转化能量,雷达吸波材料能够减少杂散回波的产生,提高雷达系统的性能。
未来,随着科技的不断发展,雷达吸波材料将继续被广泛应用于军事、航空、通信等领域,并不断提升其吸波效果和耐用性。
mof吸波材料的发展历史
Mof吸波材料是一种能够有效吸收电磁波的材料,其发展历史
可以追溯到20世纪20年代。
以下是关于Mof吸波材料发展历史的
全面回答:
早期阶段,20世纪初期,人们开始意识到电磁波对于通信和雷
达系统的干扰,因此对吸波材料的研究逐渐兴起。
在这一阶段,主
要以金属、碳粉和铁氧体等材料作为吸波材料,但它们存在着吸收
率低、重量大、厚度厚等缺点。
发展阶段,20世纪50年代至70年代,随着电子技术的发展,
对吸波材料的需求日益增加,人们开始寻求更高效的吸波材料。
在
这一阶段,铁氧体、铁氟龙等材料被广泛研究和应用,但它们的性
能仍然无法满足复杂电磁环境下的需求。
新材料研究,进入21世纪,随着纳米技术和材料科学的快速发展,人们开始关注金属有机框架(MOF)材料在吸波领域的应用。
MOF材料因其具有高比表面积、可调控孔隙结构和化学成分等优点,成为吸波材料研究的热点。
研究表明,MOF材料具有优异的吸波性能,可在不同频段内实现较高的吸收率和宽带吸波特性。
未来展望,随着MOF吸波材料的不断研究和发展,人们对其在电磁兼容、隐身技术、电磁辐射防护等领域的应用前景充满期待。
未来,随着材料科学和工程技术的不断进步,MOF吸波材料有望实现更高效的电磁波吸收性能,并在军事、通信、航空航天等领域得到广泛应用。
综上所述,MOF吸波材料的发展经历了多个阶段,从早期的传统材料到如今的新型纳米材料,其性能不断得到提升,展现出广阔的应用前景。
吸波材料简介、应用,及未来发展趋势一、吸波材料简介:吸波材料是近年来发展的一种新型的复合型聚合物合成材料,用于电子元器件上屏蔽和防止电磁干扰的磁性吸波材料.所谓吸波材料,指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。
在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。
研究证实,铁氧体吸波材料性能最佳,它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。
将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射,能达到消除电磁干扰的目的。
根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率铁氧体引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。
其中铁氧体的磁损耗特性在300MHz以下可有效吸引电波,而导电性发泡聚苯乙烯材料在300MHz以上的作用更为明显。
二、吸波材料的应用范围:早在第二次世界大战期间,美、英、德等国出于各自的军事目的,针对雷达电子侦察和反侦察,开始对电磁波吸收材料进行了大量探索性工作。
美国于20世纪60年代开始把吸波材料应用于空军的F-14、F-15、F-18战斗机和F-117隐形飞机上。
80年代以来,世界各国投巨资加大对吸波材料研究的力度。
随着电信业务的迅速发展,吸波材料也被应用到通信、环保及人体防护等诸多领域。
寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料,已成为材料科学的一大课题。
城市内高楼林立,高大的建筑反射电磁波会造成重影。
将吸波材料应用于建筑材料中,可使这个问题迎刃而解。
而吸波材料制作的微波暗室可广泛地应用于雷达、通信和航空航天领域。
此外,吸波材料在改善机载、航载雷达设备的兼容性,提高整机性能等方面也有着广阔的应用空间。
在各种雷达目标的表面,涂覆吸波材料用以减少武器系统的有效反射截面,从而使这些武器易于突破敌方雷达的防区,这是反雷达侦察的一种有力手段,也是减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器攻击的一种方法。
现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展,极大地提高了飞行器探测系统的搜索、跟踪目标的能力。
传统的作战武器系统受到的威胁越来越严重,隐身技术成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。
隐形飞机在军事行动中成功亮相,立即引起军事专用设备家的关注。
针对雷达探测的隐身技术途径主要有两条,一是通过飞机、舰艇等武器的外形进行改进,减少雷达截面积;二是应用雷达吸波材料对雷达波进行吸收或是减少对它的反射。
外形隐身技术难度较大,成本高,容易使目标的结构性能劣化,而采用吸波材料技术相对简单,设计难度低。
各军事强国普遍重视对吸波材料的研究与开发,谋求武器装备的隐身化已成为军事强国角逐军备高新技术的热点。
1雷达吸波材料的隐身原理电磁波在空气中传播遇到媒质时,由于媒质的阻抗与自由空间的阻抗不匹配,电磁波在空气与媒质界面发生反射。
材料对电磁波的吸收,关键在于吸波体与空气媒质的阻抗是否匹配。
当电磁波通过阻抗为Z的自由空间入射到输入阻抗为Z的吸收波界面上时,一部分被反射,另一部分进入吸波体,吸收体反射系数可用公式表示为:,(,)。
式中:Z为自由空间的特性阻抗,Z为吸波材料的归一化输入阻抗,μ,ε为自由空间的磁导率和介电常数,μ,ε为材料的磁导率和介电常数。
为了达到完全无反射,要求材料的Z=Z即μ/μ=ε/ε。
μ/μ,ε/ε分别为材料的相对磁导率μ与相对介电常数ε,高性能的吸波材料要求在尽可能宽的频率范围内,保持μ=ε。
2雷达吸波材料吸波材料主要由吸波剂和基体材料构成,吸波剂是起吸收与反射电磁波作用的物质,常用的有铁氧体、羰基铁、导电炭黑、石墨等。
基体材料吸收剂的载体能够承载并分散吸收剂,且本身具有一定的机械性能。
由吸波材料的工作原理可知,吸波材料的吸波能力与吸收剂的吸收能力有密切关系。
因此吸收剂的研制与开发是吸波材料领域的重要方向。
2.1纳米吸波材料纳米材料是指材料组分的特征尺寸处于纳米量级(1~100nm)的材料,独特的结构使其具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应。
基于有源超材料的可调超薄雷达吸波体研究黄金国;郭宇;赵治亚;李雪;邢明军;谢镇坤【摘要】在超材料结构中引入电阻和有源变容二极管,通过合理设计微结构型式以及微结构之间的连线方式,实现吸波频带的动态可调,研究电阻、电容和入射波极化方向对吸波特性的影响.结果表明:通过改变外加电压调整超材料的吸收频段,在3.7倍频带范围内实现吸波频段的主动自调节;吸波体的总厚度仅为波长的1/181,相比于传统吸波材料,在同等吸波性能条件下,表现出了优异的超薄特性;TE和TM极化电磁波表现出相同的吸波效果,即吸波特性对入射波的极化方向不敏感.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】5页(P77-81)【关键词】吸波材料;超材料;超薄;可调【作者】黄金国;郭宇;赵治亚;李雪;邢明军;谢镇坤【作者单位】深圳光启高等理工研究院 ,广东深圳518000;深圳光启尖端技术有限责任公司 ,广东深圳518000;中航工业沈阳飞机设计研究所 ,沈阳110035;深圳光启尖端技术有限责任公司 ,广东深圳518000;超材料电磁调制技术国家重点实验室 ,广东深圳518000;深圳光启尖端技术有限责任公司 ,广东深圳518000;超材料电磁调制技术国家重点实验室 ,广东深圳518000;深圳光启尖端技术有限责任公司 ,广东深圳518000;超材料电磁调制技术国家重点实验室 ,广东深圳518000;深圳光启高等理工研究院 ,广东深圳518000【正文语种】中文【中图分类】TN973.3+2随着现代微波电子技术与现代雷达技术的飞速发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。
在继噪音污染、空气污染、水污染之后,电磁波污染已被世界卫生组织列为威胁人类生存的第四大公害[1]。
为了防范电磁污染的危害,利用吸波材料吸收电磁波已成为防治电磁污染最为有效的途径[2]。
同时,在军事领域,随着探测技术的发展,利用吸波材料实现目标隐身对提高武器系统的生存能力有着重要的意义[3-4]。
具有雷达波吸收功能的纤维类吸波材料研究
李享成;龚荣洲;冯则坤;何华辉
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2004(024)0z1
【摘要】综述了具有雷达波吸收功能的纤维吸波材料的研究进展,对磁性纤维、导电纤维以及纳米纤维三种吸收剂的理论和实验研究进行了综合与分析.与各向同性材料相比,纤维吸波材料具有较大的雷达波损耗能力,可实现现代雷达隐身材料所需的"厚度薄、质量轻、频带宽、吸波强"要求.
【总页数】5页(P232-236)
【作者】李享成;龚荣洲;冯则坤;何华辉
【作者单位】华中科技大学电子科学与技术,武汉,430074;华中科技大学电子科学与技术,武汉,430074;华中科技大学电子科学与技术,武汉,430074;华中科技大学电子科学与技术,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】TN95
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科技论坛雷达吸波材料研究进展
伊翠云
(哈尔滨玻璃钢研究院,黑龙江哈尔滨150036)
人类对吸波材料的研究始于二战期间,西方国家为实现军事领先,投入巨资研究吸波材料,其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征,也就是所谓的隐身技术。
吸波材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一,其研究日趋火热。
1吸波机理及吸波途径的研究电磁波与介质相互作用的重要参数为介电常数ε和磁导率μ。
在一般情况下,介电常数ε和磁导率μ具有复数性质:式中和分别为吸波材料在电场或磁场作用下产生的极化和磁化强度的变量。
损耗因子为:tanδ可由下式表示:可见:随和的增大而增大。
设计吸波材料除了要尽可能提高损耗外,还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题,使介质表面对电磁波的反射系数为0,电磁波
入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。
由电磁理论可
知,垂直入射介质时:
其中E为电场强度;H为磁场强度。
当Z2=Z1时,称波阻抗匹配,γ=0,接近于全吸收。
2吸波材料国内外研究进展
目前国内外研究与应用较多的吸波材料有以下几种。
2.1铁氧体吸波材料
铁氧体吸波材料是研究比较多也比较成熟的吸波材料。
由于其具有吸收强,频带较宽,成本低,在高频下有较高的磁导率,电阻比较大,电磁波易进人并快速衰减,被广泛地应用在雷达吸波材料领域中。
除1981年日本杉本光男制得非晶结构的铁氧体外,铁氧体按晶体结构分类,主要有六角晶系磁铅石型、立方晶系尖晶石型和石榴
石型3大类型。
目前用于电磁波吸收剂的铁氧体主要是尖晶石型和
磁铅石型铁氧体2种类型。
铁氧体对电磁波的吸收包括介电性和磁性两方面的原理,一般认为工作在微波频段的铁氧体吸收剂产生损耗的机制主要是剩余损耗中的自然共振。
铁氧体微波吸收剂的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域。
国内外均对此进行了一定的研究,并取得了一定的研究成果[1-3]。
2.2碳纤维吸波材料
碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热所形成的纤维状碳材料,是不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的物质,其碳含量在90%以上。
随碳化温度的升高,碳纤维结构由乱层结构向三维石墨结
构转化,层间距减小,电导率逐步增大,易形成雷达波的强反射体。
低温处理的碳纤维结构疏松,是电磁波的吸收体,也是良导电性的电损耗材料。
因此,只有经过特殊处理的碳纤维才能吸收雷达波。
2.3导电高聚物吸波材料
导电高聚物是指某些共轭的高聚物经过化学或电化学掺杂,使其导电率由绝缘体转变为导体的一类高聚物的统称,其不仅具有高聚物的高分子设计和合成、结构多样化、比重轻和易复合加工的特点,还具有半导体和金属的特性。
导电高聚物具有结构多样化、密度小等独特的物理、化学性能,因此国际上对导电高聚物雷达吸波材料的研究已成为这一领域的热点。
国外如美、法、德、日、印等国已相
继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究,并已经取得了一定的进展[3],此类吸波材料中的导电物质主要有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。
2.4手性吸波材料
手性材料与普通材料的区别在于它具有手性参数,通过调整手
性参数可使材料无反射。
由于调整手性参数要比调整介电常数和磁
导率容易的多,并且手性参数的频率敏感性比介电常数和磁导率小,
容易实现宽频吸收,使手性吸波材料受到广泛重视。
2.5纳米吸波材料
纳米吸波材料是指材料的组分特征在纳米量级(≤100nm)的材
料,其对电磁波能量的吸收由晶格电场热运动引起的电子散射、杂
质的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
种效应决定的。
因其具有极好的吸波特性,同时具有宽频带、兼容好、质量小和厚度薄等特点,由它制成的涂层在很宽的频带范围内可以躲避雷达的侦察,用此配制吸波涂料和结构吸收材料,可以显著改善飞机、
坦克、舰艇、导弹、鱼雷等武器装备的隐身性能。
2.6等离子体吸波材料等离子体吸波材料是利用具有放射性同位素涂料发射的a粒子,将周围空气电离形成等离子体,当物质处于离子状态时,会截止某一频率的电磁波。
这种隐身技术不仅解决了吸波涂层厚度和质量
方面的局限性,而且具有吸波频带宽(3MHz-300GHz)、吸收率高、使
用简单、使用时间长等优点,又不需要改变飞行器的外形,价格便宜,
维修方便,具有极高的潜在应用价值,已成为未来隐身技术的发展趋
势。
2.7智能隐身材料智能型隐身材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳相应功能的材料。
这种材料由传感器、控制器和执行器三个部分组成,传感器用来感知背景环境的电磁辐射图像,控制其根据来自创暗器的信号,按照预先设定的函数关系发出需要执行的指令,然后通过执行器将自身的电磁辐射图像进行调整使其与背景相融合。
目前这种材料已被广泛应用于军事与航空领域。
3展望综上所述,雷达吸波材料的研究与开发已经取得了一定的进展,但也存在一些不足。
目前研制的吸波材料大多只能在某一频段起作用,而在其他的频段则失去效果,因此,吸波材料的研制和开发是目前新材料开发方向,也是最有市场的产业之一。
美国国防部关键技术计划将吸波材料的研制列为重点发展计划,要求新一代吸波材料
具备强吸收、宽频带、轻质、红外微波吸收兼容以及其他综合优良性能。
我国吸波材料研究起步较晚,正在密切注视国外在此领域的研究动态,我们可吸收国外最新技术避免重复研究,开辟具有中国特色的吸波材料,加入世界先进吸波材料研究行列。
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and Magnetic Materials,1995,(6):140-144.[2]Hochepied JF ,PileniMP .Ferromagnetic resonance of nonstoi -chiometriczinc ferrite and cobalt-doped zinc ferrite nanoparticles[J].Journal ofMag-netism and Magneticic Materials,2001,(231):45-52.[3]孔德明,胡慧芳,冯建辉等.掺杂聚苯胺吸波材料的研究[J ].高分子科学与工程,2000,16(5):169-171.
摘要:本文介绍了吸波材料的吸波原理,种类及其相应的特点,阐述了国内外几种主要吸波材料的研究进展,并提出了吸波材料研究开发中存在的问题以及未来的发展趋势。
关键词:吸波材料;吸波原理;研究进展
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