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1、浅谈纳米技术在隐身材料制备方面的应用摘要: 在人类发展的历史中，隐身的人类长久以来的一个大胆而美好的创想，但受限于我们的认知和科技的水平，对于隐身方面的研究还仅仅只是存在于人们天马行空的想象中而很少能付诸实践。但20世纪以来，科学技术在各方面都取得了长足的进展，在隐身材料制备方面的也取得了不小的成就。本文将从目前比较先进的纳米技术入手讨论其在纳米隐身材料制备方面的应用，通过介绍纳米隐身材料的特性和吸波机理，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：纳米技术；隐身材料；吸波机理；发展展望一、 研究背景与意义： 随着电子科技的迅速发展，雷达，毫米波
2、，红外，激光，声波等探测技术趋于成熟，使得未来战场上武器系统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 。为了提高在战场上的生存能力 、防御能力和攻击能力的隐身技术普遍受到了世界各国的高度重视。在二战期间，各国为了降低特征信号以提高飞机生存能力强烈需求的推动下纷纷开展隐形材料的制备，并取得一定的成就，像美国F-117 A“夜鹰”隐形飞机的诞生。隐身技术的发展关键在于隐身材料技术的发展 。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吸波材料。 纳米隐身材料是目前隐身材料研究
3、中一个非常活跃的热点，纳米材料具有很多与众不同的特异性能，主要表现为具有纳米尺 寸效应 、宏观量子隧道效应 、界面效应、纳米非均匀性等特点，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 隐身材料 。二、 纳米技术的材料特性及吸波机理：1.纳米技术材料特性：纳米材料是指材料组分的特性尺寸在纳米量级(1100nm)的材料，纳米隐身 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身材 料，由 于结构和组成的特殊性，纳米隐身材料具有一些独特的特，主要体现在以下几个方面 ：
4、( 1 ) 特性尺寸在1l00 nm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 以上等级，该特点可使纳米 隐身材料具有大幅度的提高低频段吸波性能的潜力 。( 3 ) 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，这为设计宽频隐身材料提供了可能性 。( 4 )磁性金属纳米材料与电介质复合组成周期或准周期结构，并出现大量界面， 通过结构和成分的优化设计，使阻抗由表及里渐变，可实现阻抗匹 配 。 2、 吸 波 机 理：当材料粒子尺寸在纳米级
5、时，量子效应使纳米的电子能级发生分裂，分裂能级间隔正好处于与微波对应的能量范围(1 0-2 10-5e V)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 。 三、 纳米隐身材料举例：1、隐身斗篷：美国科学家用硅纳米材料制造了一种隐身斗篷 ， 使普通 的光学检测无法发现放置在斗篷下的物品。这种新隐身斗篷完全由绝缘材料制造，在光学频率中， 它们往往是透 明的。斗篷由矩形的硅片制成，厚250 nm 。硅片可以作为一个光 波导，光
6、线仅限于在这个垂直高度中向前后两个方向自由传播。在纳米硅材料上，研究人员精心设计了一些孔：每个孔直径为 110 nm，这就使得斗篷周围的光波发生完全弯 曲，就好像河水流过岩石一样。它表明，当光线的方向发生改变，物品的隐身是可以实现的。这个隐身斗篷覆盖的区域为 38 m 左右，可以在波长1400 nm一1800n m之间操作，由于其介质组成和设计特性，比以前更容易制造，且具有(覆盖区域)向上的拓展性。2、纳米织造隐身衣：纳米级微小粒子组成的超材料可以让光线拐弯，绕过障碍物 。美国印第安那州普渡大学的材料学专家弗拉吉米尔 沙 拉耶夫造 出了隐身衣。普通的材料无论如何看似光滑， 对于微粒子来说都好像
7、雨点打在鸟巢体育场那样大的粗糙核桃壳上 一样，总是会向各个角度产生反射。只有把结构做到比光予还要小，才有可能做出足以让光线如H 激流经过鹅卵石一般 的流线体。沙拉耶夫正是这样完成了他的隐身衣的材料。随后，他依靠一排从中心点开始像一个圆形的梳子沿轮辐方向向外辐射的微型针，将光的折射和扭曲减少到几乎为零，使得 围绕着隐身衣的光线发生弯曲，致使人们看不见斗篷 。3、中国纳米隐身材料研究：成都电子科技大学研制的纳米针形磁性金属粉多层纳米膜复合吸波材料，通过改变纳米针形磁性金属粉成分，可以有效地控制其频率特性，有利于展宽吸收 频带。赵东林 曾系统地报道了雷达波吸收剂的研究进展，并详细介绍了一些 纳米粒子
8、作为电磁波吸收剂在隐身技术上 的应用，认为纳米ZnO在这方面具有很好的功效。四、 关于纳米隐身材料的展望： 纳米隐身技术随着纳米材料技术的发展而发展，在纳米材料的制备合成技术不断取得进展和基础理论日趋完善的基础上，纳米隐身材料也必将取得更快 的发展。国外开展纳米隐身的研究较早，投人力度大，已经系统研究了磁性纳 米材料的微波电磁谱理论 、材料系列、制备方法 、性能表征和测试方法，研 制出多种不同的纳米隐身材料，取得了实际性进展;我国纳米隐身材料的研究 处于初步阶段，投入较少，虽开展了理论、物性及制备方法等方面的研究，但 涉及到纳米隐身材料的电磁波传输 、耗 散机理与设计方面的研究较少，还有 很多
9、关键技术没有攻克，应加大基础研究力度，使我国的纳米隐身技术迈上一 个新的台阶 。作为21世纪的大学生，我们要努力学习科学文化知识，紧跟时代发展得潮流，为我国纳米技术的发展贡献出自己的力量。也感谢老师这一学期的授课，让我学到了不少东西。五、 参考文献：1 于海涛， 庄海燕 ，庄 焱. 纳米隐身材料的研究进展及发展趋势J.材料开 发与应用,.2 倪星元，等. 纳米材料制备技术M. 化学工业出版社, .3 韩少华. 纳米织造隐身衣J.科技博览。说明邮件： 鉴于我对纳米技术了解有限，所以文中大部分专业知识来自于互联网和相关论文书籍，本文的特色是将各方面知识整合起来，为人们呈现了一个比较清晰的关于纳米隐身材料简介，可作为一般的科普文，因为文中相关细节知识以及专业知识匮乏，所以不能算一篇好文，望老师批评指正，学生将虚心接受。
