隱形材料

1、吸波復(fù)合材料吸波復(fù)合材料吸波復(fù)合材料概述吸波復(fù)合材料概述吸波材料是指能夠吸收衰減入射電磁波能量，并通過材料的介質(zhì)損耗使其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能或其他能量形式的一類功能復(fù)合材料。吸波材料一般由基體材料（或粘結(jié)劑）與吸收介質(zhì)（吸收劑）復(fù)合而成。本文主要研究對雷達波具有吸收損耗效應(yīng)的吸波材料（radarabsbingmaterials，縮寫RAM）。吸波復(fù)合材料特性吸波復(fù)合材料特性吸波復(fù)合材料一般要求具備以下特性：（1）厚度薄，質(zhì)量輕。吸波涂料的質(zhì)

2、量對武器來說完全是附加的。例如鐵氧體涂料的比重約為5gcm3，如涂層厚度為4mm，涂覆面積為50m2，附加重量就達到1000kg，這對于飛機、導(dǎo)彈等武器來說都是不切實際的。此外，涂層太厚和太重還影響飛行器的氣動特性，增加涂覆工藝的難度等。（2）頻帶寬，反射率低。雷達工作頻帶很寬，大約在1~140GH范圍，且還在拓寬。對隱身飛行器，吸波涂料的主要覆蓋頻段1~18GHz，坦克車輛主要在26.5~40.0GHz和90~140GHz范圍內(nèi)。目前

3、的工作就是在衰減量≦10dB的情況下追求盡可能寬的頻帶。（3）功能強。要求吸波復(fù)合材料既可以作吸波材料，又可以作結(jié)構(gòu)材料，有高的力學性能及良好的環(huán)境適應(yīng)性和物理化學性能。吸波復(fù)合材料的原理吸波復(fù)合材料的原理吸波材料的基本物理原理是材料對入射電磁波實現(xiàn)有效吸收，將電磁波能量轉(zhuǎn)換為熱能或其他形式的能量而耗散掉。該材料應(yīng)具備兩個特性即波阻抗匹配特性和衰減特性。（1）阻抗匹配特性，即創(chuàng)造特殊的邊界條件使入射電磁波在材料介質(zhì)表面的振幅反射率ρ最小

4、（理想情況ρ=0）從而盡可能地從表面進入介質(zhì)內(nèi)部。最簡單的情況是電磁波從自由空間垂直射到介質(zhì)表面，此時[4，5]：ρ=（ηη0）（ηη0）；ρ=（Znη0）（Znη0）η式中ρ——電磁波在涂層表面的振幅反射率；η——涂層的相對本性阻抗；η0——自由空間的相對本性阻抗；Zn——n層的表面相對阻抗。欲使ρ=0電填料（如炭黑、石墨、金屬粉等），復(fù)合到聚合物中作為吸波材料是一種電阻型損耗材料，其導(dǎo)電機制可以作如下解釋[21]：(1)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)學說

5、[8]：導(dǎo)電填料在聚合物基體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提供了載流子宏觀運動通道，在直流電流作用下，填料比例達到某個閾值，導(dǎo)電粒子在材料中形成完整網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)電性將急劇增加。但是在交變電磁場作用下，在材料體內(nèi)只要存在局部導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，就能形成損耗電流或渦流，應(yīng)無明顯的閾值；(2)隧道效應(yīng)[9]：即使未形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，量子隧道效應(yīng)也能使電子越過勢壘運動而使材料導(dǎo)電；(3)電場發(fā)射學說[20]：在電場作用下，導(dǎo)電粒子會感應(yīng)出電荷。導(dǎo)電粒子之間會形成很大電場，粒子

6、間的庫侖作用會引起發(fā)射電流，同時也會使粒子間的介質(zhì)導(dǎo)通；(4)孤子或極化子導(dǎo)電[11，12]：對含有摻雜π共軛結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物相的復(fù)合材料，導(dǎo)電聚合物中的載流子是孤子或極化子，這些載流子在聚合物分子鏈內(nèi)運動而導(dǎo)電，也可在鏈間因量子隧道效應(yīng)而發(fā)生跳躍導(dǎo)電。吸波復(fù)合材料的分類吸波復(fù)合材料的分類雷達吸波材料按成型工藝和承載能力可分為涂敷型和結(jié)構(gòu)型。涂敷型吸波材料是將吸收劑與粘結(jié)劑混合后涂敷于目標表面形成吸波涂層，它適用于復(fù)雜曲面形體，耐侯性及

7、綜合機械性能良好，且具有無需對武器裝備的結(jié)構(gòu)、形狀進行大的改造，見效快，，技術(shù)難度相對較低的優(yōu)點，適宜在現(xiàn)有裝備上推廣使用，因此是目前研究的重點；結(jié)構(gòu)型吸波材料，則通常是將吸收劑分散在由特種纖維（如石英纖維、玻璃纖維等）增強的結(jié)構(gòu)材料中所形成的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，它同時具有較高的吸收雷達波能力、結(jié)構(gòu)承載能力和維持形狀功能，克服了涂敷型吸波材料易于腐蝕、損壞、脫落等缺點，與雷達吸波涂料相比，具有飛機結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的高比強度、比剛度及質(zhì)量輕的優(yōu)點，

8、但其加工設(shè)計的難度較大，還有技術(shù)方面的困難沒有完全解決。按材料損耗機理，吸波材料可分為電阻型、電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型。碳化硅纖維、導(dǎo)電高聚物、石墨等屬于電阻型吸波材料，電磁能主要衰減在材料電阻上；鈦酸鋇之類屬于電介質(zhì)型吸波材料，其機理為介電極化馳豫損耗；磁介質(zhì)吸波材料的機理主要歸結(jié)為磁滯損耗和鐵磁共振損耗。這類材料有鐵氧體、磁性金屬粉、多晶鐵纖維等。按不同研究時期，吸波材料又可分為傳統(tǒng)吸波材料和新型吸波材料。鐵氧體、金屬微粉、鈦酸鋇、碳化硅