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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隐身材料,辐射隐身材料0前言1雷达隐身材料涂敷型吸波材料结构型吸波材料2红外隐身材料控制比辐射率控制温度3激光隐身材料激光隐身原理激光隐身材料技术激光隐身材料的发展4多波段复合兼容隐身材料雷达/红外兼容隐身材料红外/激光兼容隐身材料雷达/激光兼容隐身材料雷达/红外/激光兼容隐身材料5隐身材料发展前沿纳米隐身材料纳米材料的特性纳米复合隐身材料的隐身机理纳米复合隐身材料的复合新技术智能隐身材料可见光智能隐身材料红外智能隐身材料智能蒙皮智能隐身材料的发展趋势6展望0前言XX年1月11日，中
2、国歼20隐形战斗机进行首次升空试飞，受到世界关注，也引起了人们对隐身技术的兴趣。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。绝大多数重型武器主要是金属装臵，最易被各种光电磁热探测，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,材料的隐身手段显得尤为重要，并受到世界各国的高度重视。世界各军事强国都在积极发展隐身技术,隐身兵器发展计划推陈出新,新一代隐身兵器不断涌现。美国的隐身技术发展较快,目前居世界领先地位,其中F-117A、B-2、F-22等隐身飞机代表着当今世界隐身兵器先进
3、水平;正在研制的一大批隐身武器,如联合攻击战斗机(JSF)、M计划(旨在提高海军舰艇隐身性能的秘密计划)、AGM-137三军防区外隐身攻击导弹等都将具备良好的隐身性能。俄罗斯早在1984年开始研制的米格多用途隐身战斗机(MFI)可与美国的F-22相媲美,隐身战斗机优于F-22,LFI和S-54与美国的联合攻击战斗机(JSF)相当。另外,法国、德国、日本、意大利等都有各自研制隐身武器的秘密计划,武器种类包括攻击机、装甲战车、军舰、高超音速攻击导弹、无人航天器等。印度也应用隐身涂料改进现役战斗机,制出一种隐身靶机。隐身化已成为武器装备发展的重要特征,也是信息化战争的必然选择,各军事领域全面隐身化和
4、隐身武器系列化是今后的必然趋势。我国在这方面起步较晚,与发达国家相比还存在较大差距。今年1月，J20隐身机的试飞成功，标志着我国隐身材料的研制步入了应用阶段。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。可见光隐身材料是研究最早的,在早期的战争中已经得到大量应用,目前已发展得相当成熟,因此几乎没有太大的发展空间。其主要的应用是一些伪装材料,比如迷彩服就被做成与周围环境具有相似的色彩和图案,效果很好,如今专门的研究已经很少。因此,本专题主要
5、针对雷达、红外、激光探测波的隐身材料以及多波段兼容隐身材料作简单的综述。另外，作为本世纪隐身材料发展的重要方向之一的智能隐身材料和纳米隐身材料可谓应时而生。它们的新原理、新概念对未来武器系统和航空航天系统的发展将会产生重要影响。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,因此作为雷达探测目标物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
6、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R，R值越小越好。因此，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。由于高频雷达波频率通常在120GHZ频段，因此吸波材料通常在此波段。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类。由于大面积使用吸波涂料存在很多弊端，例如增加飞机重量、粘附不牢而脱落等，而结构型吸波材料具有承力、重量轻、可设计性能强等特点，所以后者得到大力开发。1.1涂敷型吸波材料由于涂敷型吸波材料
7、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。相比而言,吸收型对雷达波具有相对较宽的吸收频带,因此用得最多。无论是吸波涂料还是吸波涂层,一般都是由基体材料、吸波剂以及其它一些助剂组成。其中,吸波剂对整个吸波材料的吸波性能起着关键性的作用,通常按照吸波剂的化学成分可分为无机吸波剂和有机高分子吸波剂。无机吸波剂无机吸波剂主要有铁氧体、金属以及陶瓷,而且已经向着超
8、细化、纳米化的方向发展。国内科技工作者在这方面作了不少研究，焦桓等对纳米的Si/C/N粉体的吸波特性进行研究,得到了单层和双层的吸波涂层,厚度为的单层吸波涂层在815GHz内微波反射率隐身材料,辐射)、性能优良的铝粉。掺杂半导体由金属氧化物和掺杂剂两种基本成分构成，理论证明，掺杂半导体的值由载流子密度、载流子迁移率和载流子碰撞频率来控制，这三个参数可以通过控制掺杂条件加以调整。以掺锡氧化铟(ITO)为例，可以通过调整氧化锡和氧化铟的含量来控制涂层的红外发射率。此外魏美玲等6和Shan等7先后通过表面化学包覆改性和胶原接枝改性等方法处理超细粉体和纳米材料来进一步降低发射率，通过表面化学包覆，铁氧
9、体粉体的红外发射率由原来的降到，而陶瓷超细粉也从降低到以下。控制温度的材料能够控制温度的材料4主要有两类：吸热材料和隔热材料。吸热材料是具有高焰值、高熔融热、高相变热储热的材料。利用它的可逆过程，把热辐射源的温度-时间曲线拉平，有利于减少升温引起的红外辐射增强，达到红外隐身的目的。孙浩等人8就用石蜡和脲醛树脂制备了微胶囊相变材料，并制成涂料涂敷于高温的测试表面，测试结果显示所遮盖的目标物经过材料的相变过程，红外热成像仪已观察不到目标的热特征。隔热材料用来阻隔装备发出的热量使之难于外传，从而降低装备的红外辐射强度。隔热材料主要由泡沫陶瓷、镀金属塑料膜等组成，泡沫陶瓷导热系数小且能储存目标发出的热
10、量，镀金属塑料膜能有效反射目标发出的红外辐射。例如，Push等人9就制作了一种隔热材料，它的基材为PVC，外面加了几层用于雷达和可见光隐身的材料，该材料表现了良好的红外隐身效果。2.雷达隐身材料用于雷达隐身的吸波材料可分为传统型和新型。传统吸波材料2,4传统吸波材料分类广泛，这些材料中常用的有中常用的有石墨及特种碳纤维、铁氧体系列、钛酸钡和铁电陶瓷系列、羰基金属微粉和磁性金属微粉等，它们均已得到广泛应用。比如，碳化硅陶瓷是制作多波段较好的吸收剂；铁氧体已应用于美国TR-1高空侦察机；金属微粉已应用于美国“大黄蜂”隐身飞机。而且这些无机吸波材料已经朝着超细化、纳米化发展。曹莹等人10就研究了纳米
11、雷达波吸收涂料，他们用到的纳米材料包括-Ni(OH)2、-Ni(OH)2-Co和-FeOOH粉末，将它们掺入到聚氨酯涂料或环氧涂料中，能使涂料在1到18GHz的宽频范围内反射率都在-15dB以下，且吸收峰值也达到了-40dB。新型吸波材料新型吸波材料是指正在研究的新机理吸波材料，主要有：导电高分子吸波材料、视黄基席夫碱盐吸波材料、手性吸波材料和多晶铁纤维吸波材料。导电高分子吸波材料和视黄基席夫碱都是有机吸波剂，它们都是发展得相对较晚。导电高分子吸波材料2,4具有密度小、可设计、结构多样化、电磁参量可调、易复合加工等特点，以及独特的物理、化学特性，受到了广泛的重视，应用前景广阔。其主要成分为聚苯
12、胺、聚吡咯、聚噻吩等。视黄基席夫碱盐材料2,4与雷达波作用时，其原子会进行一种轻微而短暂的重排，这种重排使它能很快(几分之一秒)将电磁能转换成热能散开，从而吸收电磁能量。它最明显的特点是强极化。视黄基席夫碱盐对雷达波的吸收优于铁氧体、羰基铁等磁损耗型材料，吸波频带宽，密度小。手性吸波材料是一种双各向同性材料，其电场和磁场相互耦合。手性材料吸波机理的主要特点是旋波作用机制，可以通过调节、以及手性参数三个变量来改变材料的电磁波传输特性。理论研究11认为手性材料调节手性参数比其他吸波材料调节电磁参数容易，易于实现阻抗匹配，并且对频率敏感性低，易实现宽频吸收。多晶铁纤维2可在很宽频带内实现高吸收，质量
13、比传统金属微粉减轻4060，涂层面密度仅为至/m2，克服了大多数磁性吸波材料密度大的缺陷，是一种轻质雷达吸波材料。3.激光隐身材料4激光隐身材料可分为涂料型和结构型两大类，其中涂料型使用得最多。涂料型激光隐身材料大多含激光吸收染料。激光吸收染料的结构特殊使其对于特定波长的激光会有特定的强吸收。激光吸收染料的种类很多，包括菁类、钛菁类、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、茈类染料等。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12制备的纳米晶氧化镧和纳米氧化铈已经表现出纳米材料作为激光吸收剂的潜力。4.可见光隐身材料可见光隐身材料根据
14、隐身原理的不同可分为两类：伪装材料和超材料。伪装材料伪装材料最初就是不同颜色的颜料，主要是和环境相同的一类颜色。最近随着智能隐身的发展，出现了一些智能变色材料13。如热致变色材料、光致变色材料和电致变色材料。热致变色材料是指一类能在一定范围类颜色和亮度随温度变化而变化的材料。其主要包括：碘化银、碘化汞、三芳甲烷类、萤烷类、螺毗喃类等。光致变色材料是指一些在一定波长和强度的光作用下分子结构发生变化而引起对光的吸收峰值的变化。主要为掺有杂质的各种变价金属化合物、卤化物、和金属盐水化合物、螺毗喃类、偶氮化合物和二芳杂环基乙烯等物质。电致变色材料是指在不同电压下有不同的颜色的材料。最具有代表性的材料就
15、是变色龙纤维。超材料超材料(metamaterial)是一种具有周期性排列结构的人工设计材料，具有常规材料所不具有的特性，可以根据需要对其结构进行人为调节从而实现某些特定的物理光学特性。超常材料概念的提出是与负折射率介质息息相关的。超材料14能够实现隐身是因为这种材料可以将光线或电磁波滑过物体表面散射出去，使得从正面接收不到反射波，因而人看不见。超材料最明显的作用就是能使“隐身斗篷”出现在现实当中。超材料的研究进展飞速，XX年来自圣安得鲁大学的理论物理学家里奥哈茨，与伦敦帝国学院的JBPendry教授阐述他们对“隐身斗篷”的计算原理。4个月后的科学杂志，美国杜克太学的史密斯教授小组发表论文向世人宣告微波隐身材料的诞生。他们运用JBPendry教授的理论，采用铜金属与玻璃纤维，创造了一卷甜甜圈似的圆环材料。探测器所得到的信号表示，微波经过圈环恍若无物地会聚到圆环的另一侧。m了制造”隐身斗篷”的第步XX年1月的科学杂志，史密斯教授小组的刘若鹏15发表文章，将“隐身斗篷”所适宜的波段大幅度增大。XX年4月加州大学伯克利分校的张翔救授，首次实现了隐身材料可在
