聚合物也能做成“隐身材料”.doc

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1、聚合物也能做成“隐身材料”隐身材料是隐身技术发展的关键方面之一。目前，世界各主要军事强国正在开发以下几种新型隐身材料。（1）手性材料（chiralmaterial）［1］。手性是指一种物体与其镜像不存在几何对称性且不能通过任何操作使物体与其镜像相重合的现象。研究表明，具有手性特征的材料，能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。（2）纳米隐身材料［2］。近几年来，对纳米材料的研究不断深入,证明纳米材料具有极好的吸波性能，纳米材料现已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究。（3）导电高分子聚合物材料［1］。这种材料最近几年才发展起来,其

2、具有结构多样化、密度小和独特的物理、化学特性，已经引起科学界的广泛重视。（4）陶瓷类吸收剂。陶瓷类吸收剂的密度比铁氧体低，吸波性能较好，耐高温，而旦还可以有效抑制红外辐射信号，这类吸收剂主要有SiC粉末、SiC纤维以及硼硅酸铝等。当然如果其粉末吸收体的尺寸达到纳米量级，也可归入纳米隐身材料。（5）盐类吸收剂［1,2］。视黄基席夫碱视聚合物，这类高极化盐类材料结构中的双联离子位移具有吸波功能，其具有强极化特性，雷达波被这种盐吸收时，能量将转变为热能而耗散掉，某种特定类型的盐可以吸收特定波长的雷达波。（6）多晶铁纤维吸收剂［2］。多晶铁纤维是一种低密度的磁性吸波

3、材料，可在很宽的频段内实现高吸收率的效果，旦质量减轻40%到60%,克服了大多数磁性吸波材料存在的密度过大的问题。这种纤维通过磁损耗和涡流损耗的双重作用来实现对电磁波的吸收。(7)等离子体吸波材料。利用放射性同位素发射的□粒子，将周围空气电离，形成等离子体，可以吸收电磁波的能量。俄罗斯目前已研制成功…种全新的等离子体隐身技术，即将用于其第五代战斗机⑶。近二十年来，隐身技术与隐身材料的研究都已经取得了长足的进展，以美军为例：其第一代产品如F117隐身战斗机，第二代产品如B2隐身轰炸机已经装备美军并使用多年，而其第三代产品如F22/JSF等隐身飞机也即将装备部队

4、。目前，隐身技术与隐身材料的研究正在朝着“薄、轻、宽、强”方向发展，纳米技术作为当今科学的前沿技术，用于隐身技术与隐身材料的研究中之后，可以制得性能优良的吸波材料，很有发展前途。纳米隐身材料的研究正在成为研制新型吸波材料的热点。2纳米复合隐身材料2.1纳米材料的特性[4](1)表面效应。纳米微粒尺寸小，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。由于表面原子数量比增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。(2)量子尺寸效应。粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子连续能级

5、离散化，致使纳米材料具有高的光学非线性，特异的催化及光催化特性。(1)小尺寸效应。当超细微粒的尺寸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面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、钛酸根陶瓷体、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、羟基铁粉、超细金属粉或

6、纳米相材料等。下面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［5］(如Fe、Ni等)随着颗粒尺寸的减小，特别是达到纳米级后，电导率很低，材料的比饱和磁化强度下降，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，增大了纳米材料的活性，因此在一定波段电磁波的辐射下，原子、电子运动加剧，促进磁化，使电磁能转化为热能，从而增加了材料的吸波性能。一般认为，其对电磁波能量的吸收由晶格电场热振动引起的电子散射、杂质和晶格缺陷引起的电子散射以及电子与电子之间的相互作用三种效应

7、来决定。纳米Si/C/N粉体的吸波机理［6］与其结构密切相关。但目前对其结构的研究并没有得出确切结论，本文仅以M.Suzuki等人对激光诱导SiH4+C2H4+NH3气相合成的纳米Si/C/N粉体所提出的Si(C)N固溶体结构模型来作说明。其理论认为，在纳米Si/C/N粉体中固溶了N,存在Si(N)C固溶体，而这些判断也得到了实验的证实。固溶的N原子在SiC晶格中取代C原子的位置而形成带电缺陷。在正常的SiC晶格中，每个碳原子与四个相邻的硅原子以共价键连接，同样每个硅原子也与周围的四个碳原子形成共价键。当N原子取代C原子进入SiC后，由于N只有三价，只能与三

8、个Si原子成键，而另外的一个Si原子将剩余一个不能成