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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(共3篇)纳米隐身材料1991年海湾战争，美军战斗机一次次躲过了伊拉克严密的雷达监视网，使伊军95%的重要军事目标被毁，而自身却无一受损。为什么伊拉克的雷达防御系统对美国战斗机束手无策？一个重要的原因就是美国战斗机机身表面包覆了含有针对红外与电磁波的纳米“隐身”材料。纳米隐身材料对红外和电磁波有“隐身”作用，主要取决于其内部结构中的纳米粒子特性：一方面由于纳米粒子尺寸远小于红外波及雷达波波长，因此纳米隐身材料对这种波的透过率比常规材料要高得多，使得红外探测器和雷达接收到的反射
2、信号极少；另一方面，纳米粒子的表面积比常规粗粉小34个数量级，因此纳米隐身材料对红外波和电磁波的吸收率也比常规材料高得多，这就使得红外探测器及雷达得到的反射信号强度大大降低，起到了“隐身”作用。当前，真正发挥作用的纳米隐身材料大多使用在与军事有密切关系的航空航天器部件上。能够上天的材料，要求其重量要轻。在这方面，纳米材料是有优势的，特别是由轻元素组成的纳米材料。例如，纳米氧化铝、氧化铁、氧化硅和氧化铁的复合粉体与高分子纤维结合，对中红外波段有很强的吸收性能，因此对这个波段的红外探测器有很好的屏蔽作用。将纳米磁性材料，特别是类似铁氧体的纳米磁性材料放入涂料中，既能发挥其优良的吸波特性，又具有良好
3、的吸收和耗散红外线的性能，加之相对密度小，在隐身特性的应用上有明显的优势。另外，这种纳米磁性材料还可以与驾驶舱内信号控制装置相配合，通过开关发出干扰，改变雷达波的反射信号，使波形畸变，或者使波形变化不定，能有效地干扰、迷惑对方雷达操纵员，达到隐身目的。除此而外，纳米级的硼化物、碳化物，包括纳米纤维及纳米碳管在隐身材料方面的应用也将大有作为。纳米隐身材料由于其内部结构特征尺寸进入纳米领域，物质的表面、界面效应、量子效应将十分显著地表现出来，对吸波性能产生重要影响。纳米隐身材料可以制成具有良好吸波性能的涂层。金属、金属氧化物和某些非金属材料的纳米级粒子，在细化过程中，组成粒子的原子数大大减少，活性
4、大大增加。在微波场的辐射下，原子、电子运动加剧，促使磁化，将电磁能转化为热能，实现对电磁波的极大损耗。纳米隐身材料具有十分巨大的界面面积，十分有利于提高对雷达监测波的损耗。纳米粒子对电磁波兼具吸收和透过之功能，其吸波性能和透波性能则取决于纳米粒子的尺度。随着对纳米隐身材料兼具宽频带、多功能、质量小和厚度薄等性质的深入研究，可以期望出现针对厘米波、毫米波、红外、可见光等很宽波段的复合隐身材料，甚至可望研制成与结构材料复合、与抗核加固技术兼容的纳米隐身材料。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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、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(来自:写论文网:)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
10、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
11、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10dB。在结构吸波材料领域，西方国家中以美国和日本的技术最为先
12、进，尤其在复合材料、碳纤维、陶瓷纤维等研究领域，日本显示出强大的技术实力。英国的Plesey公司也是该领域的主要研究机构。雷达吸波涂料：雷达吸波涂料主要包括磁损性涂料、电损性涂料。(1)磁损性涂料：磁损性涂料主要由铁氧体等磁性填料分散在介电聚合物中组成。目前国外航空器的雷达吸波涂层大都属于这一类。这种涂层在低频段内有较好的吸收性。美国Condictron公司的铁氧体系列涂料，厚1mm，在210GHz内衰减达1012dB，耐热达500；Emerson公司的EccosorbCoating268E厚度，重/m2，在常用雷达频段内(116GHz)有良好的衰减性能(10dB)。磁损型涂料的实际重量通常为
13、816kg/m2，因而降低重量是亟待解决的重要问题。(2)电损性涂料：电损性涂料通常以各种形式的碳、SiC粉、金属或镀金属纤维为吸收剂，以介电聚合物为粘接剂所组成。这种涂料重量较轻(一般可低于4kg/m2)，高频吸收好，但厚度大，难以做到薄层宽频吸收，尚未见纯电损型涂层用于飞行器的报道。90年代美国Carnegie-Mellon大学发现了一系列非铁氧体型高效吸收剂，主要是一些视黄基席夫碱盐聚合物，其线型多烯主链上含有连接二价基的双链碳-氮结构，据称涂层可使雷达反射降低80%，比重只有铁氧体的1/10，有报道说这种涂层已用于B-2飞机。红外隐身材料红外隐身材料作为热红外隐身材料中最重要的品种，因
14、其坚固耐用、成本低廉、制造施工方便，且不受目标几何形状限制等优点一直受到各国的重视，是近年来发展最快的热隐身材料，如美国陆军装备研究司令部、英国BTRRLC公司材料系统部、澳大利亚国防科技组织的材料研究室、德国PUSHGUNTER和瑞典巴拉居达公司均已开发了第二代产品，有些可兼容红外、毫米波和可见光。近年来美国等西方国家在探索新型颜料和粘接剂等领域作了大量工作。新一代的热隐身涂料大多采用热红外透明度。国内外目前研制的红外隐身材料主要有单一型和复合型两种。单一型红外隐身材料：导电高聚物材料重量轻、材料组成可控性好且导电率变化范围大，因此作为单一红外隐身材料使用的前景十分乐观，但其加工较困难且价格
15、相当昂贵，除聚苯胺外尚无商品生产。E.R.Stein等人研究发现,导电聚合物聚吡咯在1.02.0GHz对电磁波的衰减达26dB。中科院化学所的万梅香等人研制的导电高聚物涂层材料，当涂层厚度在1015m时，一些导电高聚物在820m的范围内的红外发射率可小于0.4。复合型红外隐身材料：复合型红外隐身材料主要有涂料型隐身材料、多层隐身材料和夹芯材料。(1)涂料型隐身材料：涂料型红外隐身材料一般由粘合剂和填料两部分组成。填料和粘合剂是影响红外隐身性能的主要因素,目前的研究大多针对热隐身。(2)多层隐身材料：多层隐身材料中最常见的是涂敷型双层材料。一般有微波吸收底层和红外吸收面层组成。德国的Boehne研制了一种双层材料,底层有导电石墨、炭化硼等雷达吸收剂(75%85%),Sb2O3阻燃剂(6%8%)和橡胶粘合剂(7%18%)组成，面层含有在大气窗口具有低发射率的颜料。国内研制出了面层为低发射率的红外隐身材料,内层雷达隐身材料可用结构型和涂层型两种吸波材料的双层隐身材料。(3)夹芯材料：夹芯材料一般由面板和芯组成。面板一般为透波材料,芯为电磁损耗材料和红外隐身材料。纳米复合隐身材料纳米材料的特性：表面效应。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占
