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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划华中科技,隐形材料隐形材料1简介雷达吸波材料简称为吸波材料，吸波材料是指能吸收投射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其它形式的能量而耗散掉的一类材料。它的工作原理与材料的电磁特性有关。良好的吸波材料必须具备两个条件，一是雷达波射入到吸波材料内，其能量损耗尽可能大：二是吸波材料的阻抗与雷达波的阻抗相匹配，此时满足无反射。实用上常要求吸波材料在一定的频宽范围之内。对电磁波强烈地吸收，理想的情况是全吸收，即反射系数为零。吸波材料是一种重要的军事隐身功能材料，
2、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
3、点。2分类隐形技术包括二大部分。其一为隐形体外形技术。结构吸波材料；其二为表面涂敷吸波材料，即伪装涂敷材料，结构吸波材料为了解决飞行器高速，表面温度高，额外增加质量，表面涂层不牢，飞行性能下降等问题，可以把吸波材料做成飞行器的各种结构板材，即加工夹芯结构，用透波性好，机械强度较高，耐高温的复合材料作面板，将夹芯做成蜂窝、波纹或角锥结构，芯层可填充低强度泡沫吸波剂，或将吸波材料喷涂在夹芯壁面上，使雷达波经多次反射，提高吸波效果。目前国外一些隐形飞行器先后都采用了结构吸波材料和表面喷涂吸波材料相结合。美国的F-一117A隐形战斗轰炸机，在发动机周围、主翼前缘、垂直尾冀及前部机身的蒙皮材料都采用对雷
4、达波反射小的硼纤维复合材料和碳纤维复合材料。隐形轰炸机弘-2的机翼蒙皮是一种六角形蜂窝夹芯碳，环氧吸波结构材料。由于巡航导弹射程远。速度慢的缺点。因此，使其具有隐形能力显得十分重要，现在美国隐形“战斧”巡航导弹的雷达散射截面只有005m2，肛-52远程轰炸机经过隐形设计后，其散射截面只有海鸥大小。研究制造结构吸波材料开始时间比较早，具有应用性比较好的是美国Emerson公司制造的EccosobCR产品，它由数片平行排列的电阻片作损耗层，以塑料蜂窝结构作隔离层，外表面有08mm厚的面板，具有高强度的刚性板材，质量轻，工作频带宽。带内衰减为20db，其中cR114和124用于制造SRAM导弹的水平
5、安定面，该公司研制成功的另一种产品为K-RAM结构吸波材料，它是由碳纤维作为反射层与损耗大的芳轮纤维为填料而组成，其特点是高强度，宽频带，可以在2-40GHz频率范围工作。据文献报导国外飞行器上大量采用碳纤维或碳玻璃纤维混合纤维作为增强村材料的结构吸材料。随着隐形技术发展。结构吸波材料向多层结构吸波材料发履。我国有单位研究成功由增强材料(玻109璃钢1、基体、吸波剂组成三层结构吸波材料，在厚度7mm，频8-18GHZ范围内衰减大于10db，材料密度小于29cm3，强度接近纯玻璃钢，是一种比较好的多层结构吸波材料。这理值得注意的结构吸波材料的强度和刚度问题，因为巡航导弹对结构材料的强度和刚度要求
6、很高，因此，应用于巡航导弹上的翼和壳体的结构吸波材料，除了具有优良的吸波性能外，还应具有足够的强度和刚度，只有这样才能胜任总体的技术指标的要求。隐形涂料这类材料是人们研究摄多，品种较多，它是由吸波剂与胶粘荆按一定比例均匀地混合，通过一定的工艺方法制成的。1胶粘剂高性能的隐形涂料，除了有高性能的吸波剂外，还需要适合于飞行器在复杂、恶劣环境中工作技术要求的胶粘剂，目前可供作为胶粘剂的有橡胶型和树脂型两大类。橡胶型的有氯丁橡胶，聚异丁烯，丁烷基橡胶，氯磺化聚乙稀及硫化硅橡胶等，该类材料具有弹性高，柔性好，阻尼大，耐振动等优点。树脂型的有聚氨脂，环氧树脂，聚脂，硅树脂及酚醛树脂等。这类树脂具有附着力好
7、，韧性或刚性较好。耐冲刷等。这两类胶粘剂都是通过固化来获得材料物理力学性能。2吸波剂国内外对吸波剂研究十分重视，目前应用的主要吸波剂有铁氧体系列，羰基铁，碳化硅纤维，超细金属微粉，有机高分子聚合物，视黄基席夫盐。这些材料各有其特点，但有局限性，因此，人们常利用现有各种材料的优点，研制复合隐形材料。邓龙江用六角晶系铁氧体与超细微金属粉组成双层涂层，获得良好的结果。另一方面进一步研究宽、薄、轻吸波剂是近几年努力方向。21多晶铁纤维材料这种吸波剂的特点是比较轻，克股了铁氧体系列吸波剂质量重的缺点，可使其质量减轻了40。它是由羰基铁纤维制成，密度低，结构具有形状各向异性。22纳米材料研究和制备纳米材料
8、作为吸波剂是当今世界热门的研究课题，由于物质微粒尺寸减小到钠米级(10-100nm)，量变引起质的变化，其自身的量子尺寸效应，宏观量子隧道效应。小尺寸和界面效应等对材料性能产生重要的影响，使纳米材料呈现出奇特的力学，电学、磁学、热力学以及化学特性变化，使纳米磁性材料电导率很低，比饱和磁化强度下降，而磁化率和矫顽力却急剧上升。由于金属、金属氧化物粉粒细化，处在颗粒表面的原子数越来越多，增加了活性。在微波场的辐射下，原子、电子运动加剧，使电磁能转化为热能，从而增加了对电磁波吸收能力。由于纳米材料具有许多特性，引起从事吸波剂研究的科技人员重视。近几年来，我国研制Ni铁氧体，Li铁氧体等纳米吸波剂取得
9、了一定效果。有些单位用共法或其它方法制取金属氧化物，金属，合金，铁氧体等磁性纳米颗粒材料，获得较理想性能的隐形材料，解决了可见光。23智能隐形材料所谓智能隐形就是利用某些材料对周围环境敏感特性，再加以信号控制系统，使材料具有对环境变化调节自身结构的特性，并对环境作出最佳响应，以实现军事目标隐形的目的。用这种方法隐形受到人们重视，美国曾用一种可见光伪装的材料，即在聚氨脂分子链中嵌入丁二炔链段，这链段具有高的活性，可在合适的条件下聚合成聚丁二炔，形成具有自由电子共轭聚合物，并由此改变整个材料的颜色和光强度，利用材料这特性，在材料系统中装入传感器和控制器，采用SiC光探测器的窄带通滤波器来识别环境的
10、波长和光强度，然后输出信号，经模拟数字转换器输给微处理器进行识别和处理，发出指令改变材料的颜色和光强度，达到军事目标伪装的效果，即背景隐形。另据报道，美国海军还计划利用智能结构材料制造抑制军舰发动机噪声信号外传的智能结构发动机，以达到使对方探测信号设备作用距离缩短。3需要克服四大技术难关提高隐形材料的吸波效果是隐形技术发展的关键技术之一。对隐形材料的性能要求是向宽频带化薄层化，轻量化的方向发展。以适应未来战争对隐形技术提出更高的要求。为达到完全隐形的效果，通过离被隐形物体最近的光波，必须以超过相对论的“光速极限”的方式偏转。隐形效果只对特殊范围的波长有作用，只能在非常小的频率纳米隐形材料的研究
11、和前景综述摘要：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
12、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(1nmlOOnm)的材料，纳米隐形材料是指
13、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：特性尺寸在lnmlOOnm之内，低于微波频段趋肤深度，可以避开趋肤效应的制约。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。通过调整吸波材料的成分、组成、结构等可进行微波电磁谱频率响应特性调控，通过结构和成分的优化设计，可使阻抗由表及里渐变，实现阻抗匹配。吸波机理当材料粒子尺寸在纳米级时，量子效应使纳米的电子能级发生分裂，分裂能级间
14、隔正好处于与微波对应的能量范围(10-210-5eV)内，从而导致新的吸波效应。同时由于比表面积大、表面原子比例高、悬挂键增多，因而截面极化和多重散射成为重要的吸波机制。另外，磁性纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起大的磁滞损耗，以上吸波机理尚需进一步完善和深入研究。2、纳米隐形材料的制备方法下面重点以两种常用的方法来具体讨论纳米隐形材料的制备方法。溶胶凝胶法溶胶凝胶法是近年来发展的一种制备纳米隐形材料的新工艺。此法是将金属有机或无机化合物经溶液制成溶胶，再在一定条件下将其脱水，则具有流动性的溶胶逐渐变粘稠，成为略显弹性的固体凝胶，再将凝胶干燥、焙烧得到纳米级产物。烧结的方式和温度随物料的不同也有
15、差异，如用微波加热代替常规加热，在较低的温度和极短时间内合成了粒度小、纯度高的超细粉；还比如用射线照射制得纳米级Cd、Se/聚丙烯酰胺复合粉。此类方法还能制备气孔互联的多孔纳米材料。可利用液体渗透、物理方法和化学沉积、热解、氧化及还原反应来填充气孔以制备复合材料。目前采用此法制备纳米隐形材料的具体技术和工艺很多，但按其产生溶胶凝胶的机制来分主要有三种类型。传统胶体型。通过控制溶液中金属离子的沉淀过程，使形成的颗粒不团聚成大颗粒而沉降，得到稳定均匀的溶胶，再经蒸发溶剂得到凝胶。Adriana等人运用传统胶体法使纳米颗粒向前在SiO2玻璃相中，通过改变铁氧体的量和退火温度来获得需要的磁性能。无机聚合物型。通过可溶性聚合物在水或有机相中的溶胶凝胶法过程，使金属离子均匀分散于凝胶中。常用聚合物有聚乙烯醇、硬脂酸、聚丙烯酰胺等。王丽等人用聚乙烯醇溶胶凝胶法制得Ni1-xZnxFe2O4纳米颗粒，此法得到的产物纯度高，颗粒细，热处理温度低。GangXiong等人用硬脂酸凝胶法制得1025nm大小的Ba4Co2Fe36O60粉末，且随热处理温度提高，粉末形状由球形转化为立方体。络合物型。利用络合剂将金属离子形成络合物，再经溶胶凝胶过程形成络合物凝胶。常用络合剂有柠檬酸等。刘常坤采用柠檬酸络合分解的溶胶凝胶法制得平均粒径30nm且分散均匀的CoFe2O4超细微粒。
