吸波复合材料

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1、吸波复合材料许健背景介绍1吸波复合材料的应用2吸波复合材料的分类3溶胶-凝胶法4结构型吸波材料5展望6溶胶-凝胶法4溶胶-凝胶法4涂覆型吸波材料4Contents背景军用隐身技术(stealthytechnique)的基本概念军用隐身就是使敌方的各种探测系统(如雷达、红外、电子、可见光及声波等探测系统等)发现不了我方的武器，无法实施拦截和攻击。隐身技术是一项高技术综合体，目的是使敌方探测器接收到的信号降低到零。它主要包括两个方面，即外形设计技术、隐身材料的使用，并使这两种技术有机结合。隐身材料吸波材料的早期应用一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使

2、地面人员难以发现它们1945年——雷达发明之后，美国研制出一种吸收雷达波的涂料，代号为MX-40，据说使用效果很好。1954年——U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色的可降低雷达波散射程度的“铁漆”涂料。1966年——SR-71，翼身融合、双垂尾内倾、大后掠边条翼和三角翼，机身表面喷涂“铁漆”，并用了许多专门研制的特殊材料和涂层。SR-71（黑鸟）吸波材料的快速发展F-117A（夜鹰）战斗机在海湾战争中取得的巨大成绩促使吸波材料快速的发展。F-117A“夜鹰”隐形战斗机外形像一个堆积起来的复杂多面体，大部分表面向后倾斜，具有大后掠机翼和V形垂尾

3、。这种外形能使反射雷达波改变方向，产生散射，敌方雷达很难收到反射信号。F－117的机身、机翼和垂尾大量采用了玻璃纤维、碳纤维等雷达隐身材料。军用领域防辐射键盘防辐射天线铁氧体电磁吸收环（用于通信，导航，电磁兼容）民用领域吸波材料一般由基体材料与损耗介质复合而成，研究内容包括基体材料、损耗介质和成型工艺的设计，其中损耗介质的性能、数量及匹配选择是吸波材料设计中的重要环节。吸波材料按其成型工艺和承载能力，可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两大类。涂敷型吸波材料是将吸收剂与黏结剂混合后涂敷于目标表面形成吸波涂层；而结构型吸波材料，则通常是将吸收剂分散在由特

4、种纤维增强的结构材料中所形成的结构复合材料，它具有承载和吸收电磁波的双重功能。吸波材料的介绍电磁屏蔽不能从根本上削弱、消除电磁波。只有使用电磁波吸收材料，把电磁能转化为其它形式的能量，才能消耗电磁波。电磁波吸收材料的作用是吸收入射的电磁波，并将电磁能转换成热能损耗掉。目前耗损电磁能的手段有：一是借助介电物或微粒的分子在电磁作用下趋于运动，同时受限定导电率影响而将电磁能转变成热能损耗掉；二是采用以结构形式使入射波相位与反射波的相反来衰减电磁能。电磁波吸收原理吸波材料的分类分类涂覆型涂料(如铁氧体)结构型碳纤维骨架和碳基体（碳粒、碳化硅粉等）组成的复合材料

5、贴片（塑料、橡胶和陶瓷）非隐身材料与隐身材料比较示意图雷达依据目标反射的电磁波来跟踪目标。根据反射信号的强弱、方位、时间等信息可计算出敌方目标的方位、运动速度等。目标的反射信号越强，雷达就越容易探测到目标。雷达隐身材料（也称吸波材料）能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。吸波材料主要是通过电磁能转化为热能而耗散或者使电磁波因干涉而抵消。将吸波涂料分散在有机高分子材料的黏结剂中，同时加入一些其它附加物，采用涂刷或喷涂方法加工，经常温固化形成涂层结构。该涂层适用于复杂曲面形体，且耐候性及综合机械性能良好。涂敷型吸波材料工艺简单、使

6、用方便、容易调节。涂敷型吸波材料(1)铁氧体吸波涂料：是把铁氧体分散在有机高分子材料的黏结剂中，同时还加入一些其它附加物。铁氧体可分为尖晶石型、石榴石型和磁铅石型。自然共振是铁氧体吸收电磁波的主要机制。自然共振是指铁氧体在不加外恒磁场的情况下，由入射的交变磁场和晶体的磁性各向异性等共同作用产生的共振。由于铁氧体既是磁介质又是电介质，具有磁吸收和电吸收两种功能，是性能极佳的吸波材料，与其它吸波材料相比，它还具有体积小、吸波效果好、成本低的特点。但它也具有密度大、高温特性差等缺点。(2)超微磁性金属粉：磁性金属、合金粉末具有温度稳定性能好，磁导率、介电常数

7、大，电磁损耗大，有利于达到阻抗匹配和展宽吸收频带等优点，是其成吸收材料的主要发展方向。而超微磁性金属粉材料就是将超细磁性金属粉末与高分子黏结剂复合而成，可通过多相超细磁性金属粉末的混合比例等调节电磁参数，达到较为理想的吸波效果。金属微粉吸波材料主要有两类：一是羰基金属微粉吸波材料；二是通过蒸发、还原、有机醇盐等工艺得到的磁性金属微粉吸波材料。金属微粉吸波材料微波磁导率较高、温度稳定性好，但抗氧化、耐酸碱能力差，远不如铁氧体；介电常数较大且频谱特性差，低频段吸收性能较差；密度较大。(4)磁纤维吸波涂层：吸波涂层材料中所使用的球状磁性吸收剂很难满足装备对吸

8、波涂层的苛刻要求。由铁、镍、钴及其合金制成的一种多层磁纤维吸波涂层，其中纤维可通过多种吸波机制