纳米复合隐身材料的研究

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1、纳米复合隐身材料的研宄内容提要：本文概述了隐身技术及多种材料材料，重点介绍了纳米复合隐身材料的特性、其隐身机理及纳米复合隐身材料的制备与应川，并指出了隐身材料的发展趋势。关键词：隐身技术隐身材料纳米复合材料1、刖B隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深攻击能力的有效手段，已成为集陆、海、空、天、电五维一体的现代多维战争中极为重要和有效突防的战术技术手段，现正受到世界各主要军事强国的高度重视。隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料(stealthmaterial)是实现隐身技术的物

2、质基础。隐身材料在军事领域更是有着广泛的应用和良好的发展前景。0前，世界各主要军事强国正在开发以下几种新型隐身材料。(1)雷达吸波材料雷达吸波材料是最重要的隐身材料之一，它能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。如日本研制的一种由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波涂料，其中变挽层由铁氧体和树脂混合组成，谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成，在1〜20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上。雷达吸波材料屮尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要，国外0前己实川的主要也是这两类隐身材料。(2

3、)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，如美国陆军装备研宂司令部、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己开发了第二代产品，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。(3

4、)纳米复合隐身材料近几年来，对纳米材料的研宂不断深入，证明纳米材料具有极好的吸波性能，纳米材料现己受到各主要国家的高度重视，并把其作为新一代隐身材料进行探索与研宄。(4)其它隐身材料电路模拟隐身材料该技术是在合适的基底材料上涂敷导电的薄窄条网络、十字形或更复杂的几何图形，或在复合材料内部埋入导电高分子材料形成电阻网络，实现阻抗匹配及损耗，从而实现高效电磁波吸收。这种紂料能在给定的体积范围内产生高于较简单类型吸波材料的性能。但对每一种应用，都必须运用等效电路或二维周期介质论在计算机上进行特定的匹配设计，而且涉及计算比较麻

5、烦。手征隐身材料所谓的手征是指一个物体不论是通过平移或旋转都不能与其镜像重合的性质。研宄表明，手征材料能够减少入射电磁波的反射并能够吸收电磁波。0前，川于微波波段的手征材料都是人造的。现在研宂的手征吸波紂料是在基体中掺杂手征结构物质形成的手征复合材料。红外隐身柔性材料这种材料是指以织物为屮心开发的各种红外隐身材料，常常以高性能纤维织物为基础。红外隐身服美国特立屈公司(TeledynclndustriesInc)设计出一种红外隐身效果较好的隐身服，它由多层涂层织物合加工而成。基布采用多孔尼龙网，并在表面镀银，再在基布上粘

6、贴具有不同红外发射率的布条，布条的一端可以自由飘动，同吋控制布条表面涂层面积的大小和形状。这种隐身服可以与背景保持一致，从而保证人体的红外特性难于被红外探测器探测到。2纳米复合隐身材料2.1纳米材料的特性（丨）表面效应。纳米微粒尺T小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例，随着粒径的减小，表面原子数量比迅速增加。巾于表面原子数量比增多，原子配位不足及高的表而能，使这些表而原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。（2）呈子尺寸效应。粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子连续能级离散化,致使纳米材料具有高

7、的光学非线性，特异的催化及光催化特性。（3）小尺十效应。当超细微粒的尺、r与光波波长或德布罗意波长及超导态的相干长度等物理尺寸特征相当或者更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，从而产生一系列的光学、热学、磁学和力学性质。2.2纳米复合隐身材料的隐身机理由于纳米材料的结构尺寸在纳米数量级，物质的量子尺寸效应和表妞效应等方面对材料性能有重要影响。隐身材料按其吸波机制可分为电损耗型与磁损耗型。电损耗型隐身材料包括SiC粉末、SiC纤维、金属短纤维、钛酸钡陶瓷体、导电高聚物以及导电石墨粉等；磁损耗型隐身材料包括铁氧体粉、羟基铁

8、粉、超细金属粉或纳米相材料等。下而分别以纳米金属粉体（如Fe、Ni等）与纳米Si/C/N粉体为例，具体分析磁损耗型与电损耗型纳米隐身材料的吸波机理。金属粉体［（如Fe、Ni等）随着颗粒尺、的减小，特别是达到纳米级后，电导率很低，材料的比饱和磁化强度丁降，但磁化率和矫顽力急剧上升。其在细化过程中，处于表面的原子数越来越多，增大了纳米