高温吸波材料研究应用现状
2023年吸波材料行业市场环境分析

2023年吸波材料行业市场环境分析随着电子设备、通讯设备、航空航天器材、雷达和无线电测量等领域的快速发展,电磁波的干扰越来越严重。
而吸波材料,作为一种能够有效吸收电磁波的新型材料,应运而生并得到了广泛应用。
一、市场现状目前,吸波材料市场已形成为一个庞大的产业链,覆盖了国内外各种相关应用领域。
全球吸波材料市场规模持续攀升。
2019年全球吸波材料市场规模约为68亿美元,预计到2027年将达到100亿美元,年均增长率约为4.5%,且未来几年增长速度有望进一步提升。
此外,中国吸波材料市场也得到了较快的发展,近年来市场规模实现了快速增长。
据统计,2018年中国吸波材料市场规模大约为16.5亿元人民币,但随着相关产业的发展,规模有望在未来逐步扩大。
二、市场驱动因素1.技术创新推动随着各种新材料、新工艺的应用,吸波材料的性能不断提升。
例如,高温吸波材料、纳米吸波材料等新型吸波材料,其性能不仅能够适应更加恶劣的应用环境,而且能够显著提升电磁波吸收效果。
2.应用需求推动随着通讯、电子设备、航空航天、雷达等领域应用的广泛深入,对吸波材料的应用需求日益增强。
此外,新军事装备的不断研发和应用,也加速了吸波材料领域的发展。
3.政策扶持推动中国政府在推动高科技产业发展中对吸波材料行业给予了大力扶持。
例如:“中国制造2025”、5G网络建设和军备装备研发等中,均对吸波材料行业提出了相关需求和指导意见,给行业带来了政策环境上的利好。
三、市场机遇和挑战机遇:1.5G时代带来的发展机遇:5G网络广泛建设以及大数据、云计算等技术趋势的发展,将为吸波材料行业的发展带来巨大的市场需求。
2.新能源汽车驱动的发展机遇:近年来,新能源汽车市场规模逐步扩大,需要大量的电子设备和电子元器件,吸波材料在汽车电子领域中发挥的作用和需求也日益增强。
挑战:1.竞争压力大:现有的国内外吸波材料企业数量庞大,产品同质化现象严重,企业将面临激烈的市场竞争压力。
碳纤维高温吸波

碳纤维高温吸波摘要:1.碳纤维高温吸波材料的概念和特性2.碳纤维高温吸波材料的应用领域3.我国碳纤维高温吸波材料的研究进展4.碳纤维高温吸波材料的发展前景与挑战正文:碳纤维高温吸波材料是一种具有优异高温吸波性能的复合材料,主要由碳纤维和高温吸波剂组成。
这种材料具有耐高温、轻质、高强度、高模量、低热膨胀系数等优点,使其在航空航天、军事、交通运输等领域具有广泛的应用前景。
1.碳纤维高温吸波材料的概念和特性碳纤维是由聚丙烯腈、沥青、粘胶等有机纤维原料通过高温碳化、石墨化等工艺制成的微晶石墨材料。
它具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能。
高温吸波剂是一种能在高温环境下发挥吸波作用的材料,通常为陶瓷或金属粉末。
将高温吸波剂与碳纤维复合,可得到具有高温吸波性能的碳纤维高温吸波材料。
2.碳纤维高温吸波材料的应用领域(1)航空航天领域:碳纤维高温吸波材料可应用于飞机、火箭、导弹等航空航天器的结构部件,以减轻重量、提高燃油效率、降低飞行噪音等。
(2)军事领域:碳纤维高温吸波材料可用于制作雷达吸波材料,降低雷达反射面积,提高隐身性能。
此外,还可应用于制作红外隐身材料、声学隐身材料等。
(3)交通运输领域:碳纤维高温吸波材料可用于制造高速列车、汽车等交通工具,以减轻重量、降低能耗、提高运行安全性。
3.我国碳纤维高温吸波材料的研究进展近年来,我国在碳纤维高温吸波材料领域取得了显著的研究进展。
我国已成功研制出具有自主知识产权的碳纤维高温吸波材料,并已应用于部分航空航天器和高速列车项目。
此外,我国还加大了碳纤维高温吸波材料研发的投入,以提升我国在这一领域的国际竞争力。
4.碳纤维高温吸波材料的发展前景与挑战随着我国航空航天、军事、交通运输等领域的快速发展,对碳纤维高温吸波材料的需求将持续增长。
然而,我国碳纤维高温吸波材料产业仍面临一些挑战,如生产成本高、研发水平与国际先进水平仍有一定差距、关键技术与装备受制于人等。
高温透波陶瓷材料研究进展

高温透波陶瓷材料研究进展高温透波陶瓷材料是一种具有优异高温性能和透波性能的先进材料,其在航空、航天、军事等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在综述高温透波陶瓷材料的研究现状、进展、存在问题以及未来发展方向,为相关领域的研究提供参考和借鉴。
高温透波陶瓷材料是一种集高温、力学、电磁波透过等多重性能于一体的先进材料。
其具有高熔点、高硬度、低膨胀系数等优良性能,同时具有较好的透波性能,能够透过一定范围的电磁波,在军事、航空、航天等领域具有广泛的应用前景。
近年来,随着技术的不断发展,高温透波陶瓷材料的研究和应用也不断取得新的进展。
高温透波陶瓷材料的研究方法主要包括材料体系的选择、制备工艺的研究、性能表征与测试等。
在材料体系选择方面,需要根据应用场景的不同选择不同的材料体系,以满足各种性能需求。
在制备工艺方面,需要研究材料的制备工艺对其结构和性能的影响,探索最佳制备工艺条件。
在性能表征与测试方面,需要采用现代化的仪器设备对材料的各种性能进行表征和测试,以确保其满足应用需求。
近年来,高温透波陶瓷材料的研究和应用取得了显著的进展。
在材料体系方面,相继开发出了多种高温透波陶瓷材料,如氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、钛酸铝陶瓷等。
在制备工艺方面,研究者们不断探索新的制备方法,如化学气相沉积、激光熔覆、等离子喷涂等,以获得具有优异性能的高温透波陶瓷材料。
在性能表征和测试方面,研究者们采用了多种现代化的测试手段,如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、光谱分析等,以对高温透波陶瓷材料的结构和性能进行深入研究。
目前,高温透波陶瓷材料已经得到了广泛的应用,如在航空发动机、航天器、军事通讯等领域。
随着技术的不断发展,高温透波陶瓷材料的研究和应用也将不断取得新的进展,为其在更多领域的应用提供更加坚实的基础。
高温透波陶瓷材料作为一种集多种优异性能于一身的先进材料,其研究和应用在多个领域得到了广泛的和重视。
虽然目前高温透波陶瓷材料的研究已经取得了一定的进展,但仍存在一些问题和挑战,如如何进一步提高其高温性能、如何降低其制备成本、如何实现大规模生产等。
高温透波材料研究现状和展望

高温透波材料研究现状和展望
高温透波材料在航空航天、动力装备、核能等领域具有广泛的应用前景。
为了满足高
温工况下的组件传热、抗氧化、排放等要求,需要开发一种具有高透波性和高温下性能稳
定的材料。
目前,高温透波材料的研究主要聚焦于以下几个方向:
1.无机透波材料
无机透波材料的优点是性质稳定,压力和热稳定性非常好,同时具有良好的热传导性
能和机械强度。
氧化铝等材料是常见的无机透波材料,其具有较高的透光率和抗腐蚀能
力。
无机/有机复合透波材料的优点是透光率高,机械强度、抗热性和抗氧化性能也比无
机材料更好。
复合材料的制备方法主要有浸渍法、溶胶-凝胶法、机械法等。
纳米透波材料相比传统材料而言,具有表面积大、量子尺寸效应等独特特性,可以改
变材料的力学、光学、热学性质等方面,为高温透波材料的发展提供了新思路。
目前常见
的纳米透波材料包括金属纳米颗粒、纳米管道和纳米片等。
1.新材料的开发
针对高温透波材料在实际应用中需要具有的高透光率、高温稳定性、耐腐蚀性等性质,需要探索新型材料的开发。
2.研究透波机理
了解透波光学材料的透波机理是深入理解其构造和性质的基础,这对材料的改进和应
用起到重要作用。
3.集成和制备新工艺的开发
目前高温透波材料的制备需要复杂的制备工艺,如何开发新工艺简化制备过程并提高
材料性能是未来研究的重点。
总之,高温透波材料的研究具有重要的意义,其除了在航空航天、动力装备、核能等
领域有广泛的应用前景外,还可以为光电子技术、光学成像技术等提供基础材料支撑。
高温雷达吸波材料研究现状与展望

第29卷 第5期 无 机 材 料 学 报Vol. 29No. 52014年5月Journal of Inorganic Materials May, 2014收稿日期: 2013-09-17; 收到修改稿日期: 2013-11-08基金项目: 国家自然科学基金(51302206); 教育部博士点基金(20126120120016); 凝固技术国家重点实验室开放课题(SKLSP20-1305); 陕西省教育厅科研专项(2013JK0921, 2013JK0922, 2010JK643); “濮耐”教育奖学金青年教师科研基金National Natural Science Foundation of China (51302206); Research Fund for the Doctoral Program of Higher Edu-cation of China(20126120120016); State Key Laboratory of Solidification Processing in NWPU (SKLSP201305); Scientific Research Program Funded by Shaanxi Provincial Education Department (2013JK0921, 2013JK0922, 2010JK643); Scientific Research Fund for Young Teachers of Puyang Refractories Education Sducation Scholarship作者简介: 丁冬海(1983–), 男, 博士, 讲师. E-mail:dingdongnwpu@ 文章编号: 1000-324X(2014)05-0461-09 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2014.13471高温雷达吸波材料研究现状与展望丁冬海1,2, 罗 发2, 周万城2, 史毅敏2, 周 亮3(1. 西安建筑科技大学 材料与矿资学院, 西安710055; 2. 西北工业大学 凝固技术国家重点实验室, 西安710072;3. 长安大学 材料科学与工程学院, 西安710061)摘 要: “薄、宽、轻、强”已经不能完全满足新型武器装备对雷达吸波材料提出的耐高温、抗氧化、高强度及高韧性等新要求。
高温吸波材料研究应用现状

隐身技术是通过控制和降低武器系统的特征信号,使其难以被探测、识别、跟踪和攻击的技术。
现代及未来战争中,雷达是探测目标最可靠的手段,隐身技术的研究以雷达隐身为重点[1]。
武器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现,但对外形的过多要求会引起空气动力性能的下降,并导致装容空性能,致使高温吸波材料仅依靠电损耗机制来吸收雷达波。
国外对耐高温吸波材料虽然已进行了较多的研究,但由于涉及军事应用,没有详细报道。
从文献分析可以发现,陶瓷基复合材料是国外研制高温吸波材料的主要方向。
本文简述了国外高温结构吸波材料基体和吸收剂的研究应用进展,并展望了高温吸波材料的间的减小和其他损失,所以开展吸波材料的研究成为隐身技术的关键。
按照吸波材料的结构形式,可将它分为涂料型吸波材料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等[2]。
对于吸波/承载一体化吸波材料即结构吸波材料,兼顾了承载和吸波双重功能,不额外增加重量,且材料本身在力学性能和吸波性能上具有较强的可设计性,从而具有较强的实用价值。
按照吸波机理可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料3类。
在飞机的尾喷管等高温部位,其工作温度往往在700℃以上,大部分磁性吸收剂由于居里温度较低而失去吸波李 鹏西北工业大学博士,材料学专业,主要从事功能陶瓷材料电性能及介电性能、固体氧化物燃料电池陶瓷材料电性能方面的研究。
武器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现,但对外形的过多要求会引起空气动力性能的下降,并导致装容空间的减小和其他损失,所以开展吸波材料的研究成为隐身技术的关键。
西北工业大学凝固技术国家重点实验室 李 鹏 周万城石家庄铁路职业技术学院 贺媛媛高温吸波材料研究应用现状Current Study and Application of High Temperature Radar Absorbing Material碳纤维-陶瓷复合材料扫描电子显微照片发展方向。
吸波材料现状和应用整理超

吸波材料现状和应用整理超吸波材料是一种能够吸收入射电磁波能量的材料,广泛应用于电子、通信、雷达、医疗等领域。
下面将对吸波材料的现状和应用进行整理。
一、吸波材料的现状:1.传统吸波材料:传统吸波材料主要包括铁氧体吸波材料、碳基吸波材料和金属粉末吸波材料。
铁氧体吸波材料具有良好的吸波特性,但存在成本高、重量大的缺点。
碳基吸波材料在低频和高频段有较好的吸波性能,但在中频段表现一般。
金属粉末吸波材料具有宽频带吸波特性,但其吸波效果受到金属粉末颗粒尺寸和分布的影响。
2.新型吸波材料:近年来,随着纳米技术和复合材料技术的发展,新型吸波材料不断涌现。
例如,石墨烯、纳米颗粒、纳米线等材料的引入,使得吸波材料具备了更好的吸波性能和适应性。
此外,还有基于多孔介质和微波介质等新型吸波材料不断得到应用。
二、吸波材料的应用:1.电子和通信领域:吸波材料在电子和通信领域中广泛应用。
例如,在手机、电视、电脑等电子产品中,吸波材料可以减少电磁波对周围环境和其他电子设备的干扰。
在通信设施中,吸波材料可以减少因电磁波反射和散射引起的信号衰减和干扰,提高通信的稳定性和可靠性。
2.雷达领域:吸波材料在雷达系统中起到重要作用。
吸波材料可以减少雷达系统的回波信号,提高雷达系统的探测精度和隐形性能。
吸波材料在雷达系统中的应用包括雷达天线的吸波包覆、飞机和船只的外壳吸波涂层等。
3.医疗领域:吸波材料在医疗领域中也有应用。
例如,医学成像设备中的吸波材料可以减少周围环境的干扰,提高图像质量;医用射频治疗中的吸波材料可以减少射频波的反射和散射,增强治疗效果。
4.军事领域:吸波材料在军事领域中是一种重要的隐身材料。
吸波材料可以减少战机、舰船等装备的雷达反射截面,提高敌方雷达探测的难度和战略优势。
吸波材料在军事领域中的应用包括隐身战机的外表面吸波涂层、导弹的吸波翼盒等。
综上所述,吸波材料在各个领域的应用越来越广泛。
随着科技的不断发展,吸波材料的性能和适应性也在不断提高。
吸波材料的研究现状与进展

z1 、z 2 分别表示自由空间波阻抗和介质表面波阻抗,
zw = E = H
波阻抗:
µ ε
z1 = z 2 时,称波
1
吸波材料工作基本原理
对于一般材料,材料的介电常数 ε 与磁导率 µ 可写成以
式中:E 为电场强度,H为磁场强度,当 件为:
阻抗匹配,γ=0,接近于全吸收。铁氧体吸波材料的匹配条
下复数形式:
3
高温吸波材料
许多武器装备需要隐身的部位常常工作在高温环境下
(例如高速飞行器的表面) ,因为绝大部分磁性吸波材料居
重庆维普
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材料导报网刊
2006 年 4 月第 2 期
里温度较低,在高温下失去磁性,从而失去吸波能力,因此 磁性吸波材料一般只能用于武器常温部位的隐身。武器高温 部位的隐身必须采用高温吸波材料,一般为陶瓷吸波材料, 其吸收剂为陶瓷吸收剂。由于高温吸波材料仅仅依靠材料的 电损耗来吸收电磁波,故其吸波效率远低于磁性吸波材料, 这就要求高温吸波材料具有较大的厚度。与磁性吸收剂相 比,介电常数控制是高温吸收剂研究的重点和难点,而介电 常数的频散效应的控制则是宽频带吸收所必须追求的目标。 国内外研究的高温吸收剂主要有以下几种类型。
~
S/cm 范围内呈半导体状态时吸波效果较好。 美国已研制出一种由导电高聚物与氰酸盐晶须复合而
成的吸波材料, 具有光学透过性能, 可以喷涂在飞机座舱盖、 精确制导武器和巡航导弹的光学透明窗口上,所使用的导电 聚合物为聚苯胺混合物。 国内已研制出在 X 波段吸收-10dB 带宽达 1GHz 左右的导电高分子吸波材料,但从频宽和吸收 率上还显不足。
2.2
金属微粉吸波材料
金属微粉吸波材料具有吸波磁导率高、温度稳定性好
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高温吸波材料研究应用现状(转帖)高温, 转帖, 应用, 研究隐身技术是通过控制和降低武器系统的特征信号,使其难以被探测、识别、跟踪和攻击的技术。
现代及未来战争中,雷达是探测目标最可靠的手段,隐身技术的研究以雷达隐身为重点[1]。
武器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料来实现,但对外形的过多要求会引起空气动力性能的下降,并导致装容空间的减小和其他损失,所以开展吸波材料的研究成为隐身技术的关键。
按照吸波材料的结构形式,可将它分为涂料型吸波材料、贴片型吸波材料、吸波腻子、吸波复合材料等[2]。
对于吸波/承载一体化吸波材料即结构吸波材料,兼顾了承载和吸波双重功能,不额外增加重量,且材料本身在力学性能和吸波性能上具有较强的可设计性,从而具有较强的实用价值。
按照吸波机理可以将吸波材料分为磁损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料和“双复”型吸波材料3类。
在飞机的尾喷管等高温部位,其工作温度往往在700℃以上,大部分磁性吸收剂由于居里温度较低而失去吸波性能,致使高温吸波材料仅依靠电损耗机制来吸收雷达波。
国外对耐高温吸波材料虽然已进行了较多的研究,但由于涉及军事应用,没有详细报道。
从文献分析可以发现,陶瓷基复合材料是国外研制高温吸波材料的主要方向。
本文简述了国外高温结构吸波材料基体和吸收剂的研究应用进展,并展望了高温吸波材料的发展方向。
高温吸波材料基体为满足低反射、高吸收以及宽频带吸收的要求,吸波材料往往被设计成双层或多层结构,即吸波材料由阻抗变换层和吸收层组成,并通过优化设计使其具有较好的吸波性能。
优化设计结果表明,阻抗变换层具有较低的介电常数时,有利于雷达波进入吸波材料内部,从而表现出较好的吸波性能。
另外,吸收层中吸收剂的介电常数往往较大,为了使吸收层介电常数不致太大,基体的介电常数不能太大。
作为高温结构吸波材料的基体,还应具有较强的承载能力和易烧结制备性。
由于材料在高温和常温下工作,基体还应具有较低的热膨胀系数及较强的耐热冲击性,此外,还应考虑到基体与吸收剂的匹配问题。
当前研究较多的高温吸波材料基体可分为两类:(1)陶瓷基体,如Si3N4、Al2O3、AlN、莫来石、堇青石等;(2)耐高温玻璃基体,如LAS玻璃、磷酸盐玻璃、MAS玻璃等。
其性能如表1所示[3-10]。
高温吸波材料用吸收剂高温吸波材料主要靠吸收剂对电磁波进行吸收。
性能优良的吸收剂要求高效吸收、宽带吸收且密度较小。
对于耐高温吸收剂来说,控制其介电常数和损耗是关键。
目前,国内外研究和应用较多的耐高温吸收剂主要有以下几类。
1 碳化硅碳化硅是当前国外研究最为广泛的耐高温吸收剂,其突出优点是具有优良的力学性能、高强度和良好的电性能。
另外,碳化硅具有极其优异的耐高温性能,这是普通吸收剂所不具备的。
作为高温吸收剂的碳化硅应该是β-SiC,其性能优于α-SiC。
碳化硅作为高温吸波材料用吸收剂主要有粉体和纤维两种形式。
由于碳化硅纤维具有和碳纤维接近的强度和模量,故将其作为吸收剂的同时还起到了强化力学性能的作用。
碳化硅纤维的制备一般采用先驱体转化法,该法制备的纤维具有良好的力学性能和高温抗氧化性能,是金属基、陶瓷基和树脂基复合材料常用的高性能增强纤维[11]。
一般制备的圆形截面碳化硅的电阻率约为106Ω·cm,在X波段的εr′为3~5,εr″基本为0[12],对电磁波的吸收效率并不高,须对其进行改性以提高其吸收效率。
据报道,当SiC纤维的电阻率调整为100~103Ω·cm时,对X波段的雷达波具有最佳吸收效果[13-14]。
常见的碳化硅纤维改性方法有:(1) 高温处理法:Nicalon SiC纤维在经过高温处理后,会析出大量游离碳粒子,使纤维的电阻率降低、介电损耗增加,从而具有一定的吸波性能。
但在高温处理过程中,纤维内部的O 会与C、Si等元素反应,生成CO2、SiO2等物质,使纤维质量下降,力学性能大幅降低。
(2) 表面处理法:通过在碳化硅纤维表面沉积或涂敷其他物质以改善纤维电磁性能。
常用的沉积物质有碳[15-16]、磁性金属[17-18]、钡铁氧体[19]等。
但对于磁性沉积物,在高温下会失去磁性而导致碳化硅纤维吸波性能下降。
(3) 掺杂异元素法:通过在SiC纤维内掺杂一些具有良好导电性的元素或物相以调节SiC纤维的介电耗和吸波能力。
掺杂的方法主要有物理掺杂法[20]和化学掺杂法[21]两种。
(4) 改变纤维截面形状法:将碳化硅纤维制备成三叶形、C形或中空等截面形状后,其吸波性能得到不同程度的改善。
另外,与圆形截面碳化硅纤维相比,异形截面碳化硅纤维的力学性能、纤维与基体间的复合性能等都有较大改善[22-23]。
碳化硅粉体的制备方法包括Acheson法[24]、溶胶-凝胶(Sol-gel)法[25]、CVD法[26-28]等。
碳化硅粉体同样需要经过掺杂改性才能制备出性能优良的高温吸收剂。
碳化硅粉体和纤维作为高温吸收剂已经有了较多的应用。
法国ADE公司研制的Alkard SC 陶瓷吸收体是一种以SiC为主体的掺杂体系,其最高使用温度为1000℃,并可机械加工,在35GHz频带内反射率从-10dB线性下降[29];法国SEP公司制造的C/SiC复合材料喷瓣、尾喷管调节片已用在Rafel战斗机的M88SNEMA发动机和Mirage2000战斗机的M53发动机上[30];洛克希德公司在F-117隐身飞机的研制中,采用陶瓷基材料制备的结构吸波材料,加在尾喷管的后沿可承受高达1093℃的高温[31];法国马特拉防御公司开发的两大系列隐身材料之一,主要是应用于1000℃高温的陶瓷基材料,可以用作亚音速导弹某些部位的面层,如喷管或进气道,这种材料已制成多层的砖块形状,可用来包覆导弹上承受强烈热应力的尾部壳体[32]。
2 碳纤维、碳纳米管碳纤维属于电损耗型吸收剂。
但由于碳纤维电阻率较低,会对电磁波产生强反射,故必须对其进行化学掺杂或表面改性处理。
随着纳米科技的发展,对纳米级碳纤维的研究也越来越多。
常见的纳米碳纤维的生产方法有:基体法[33-35]、喷淋法[36]、气相流动催化法[37]等。
纳米级的碳纤维不仅表现出对雷达波的电损耗特性,同时也具有一定的磁损耗特性。
螺旋形碳纤维是一类手性吸波材料,具有普通碳纤维所不具备的特殊性能,能够在电磁波作用下产生感应电流,感应电流除部分转化为热能外还可通过螺旋碳纤维形成次级电磁波,并与原电磁波相互干涉,进一步将电磁波能量转化为其他形式能量。
通过调节螺旋碳纤维的螺径、螺距等参数,可以使吸波材料具有优良的性能。
研究表明[38],螺旋形碳纤维手性参数ξ对提高吸波性能的影响大于相对介电常数εr对它的影响。
同颗粒型吸收剂相比,碳纤维对吸波复合材料力学性能优化的贡献更大。
另外,碳纤维的密度只有1.7~2.0g/cm3,易制得轻质复合材料,实现吸波材料的高效吸收、宽带吸收的要求。
碳纤维微晶在生长过程中沿轴向择优取向,故对于电磁波的吸收表现出明显的各向异性,通过对碳纤维在基体中排布方式的设计,也可以达到优化材料吸波性能的目的。
碳纤维复合吸波材料已经得到了广泛应用。
美国F-117隐形战机在其发动机四周、主翼前缘、垂直尾翼及前部机身等部位大量采用了碳纤维和反射率很小的硼纤维复合材料。
B-2战略轰炸机也在中翼盒段、中后段及外翼段大量采用碳纤维结构吸波材料,减轻了机身重量。
YF-22、YF-23、F-22等战机以及先进巡航导弹上都大量采用了碳纤维、碳/芳纶或碳/玻璃纤维混杂作为增强材料的结构吸波材料[39]。
法国的“幻影(Mirage)F-1”战斗机副翼蒙皮采用碳纤维结构的吸波材料[40];“幻影2000”战斗机垂尾的大部分和方向舵的全部蒙皮也用吸波的硼/环氧树脂/碳复合材料制造;法国海军战斗机“阵风(Rafale)”的机翼和两段式全翼升降副翼用碳纤维复合材料制造,机身采用50%碳纤维复合材料,起落架舱门及发动机舱门为碳纤维复合材料;英、德、意、西班牙4国合作研制的新型EF2000的机身大量采用碳纤维复合材料;美国空军战斗机F-16“战隼(FightingFalcon)”机身采用翼身融合技术,尾翼的垂直安定面蒙皮采用碳纤维复合材料,平尾也部分地采用碳纤维复合材料;前苏联战斗机米格-29的机翼翼尖、襟翼和副翼采用碳纤维蜂窝结构,垂尾采用碳纤维复合材料。
碳纳米管(CNT)是由日本NEC公司的电镜专家S.Iijima[41]1991年首次发现的。
它具有高温抗氧化、稳定性好等优点[42],适合作为高温吸波材料的吸收剂。
对于碳纳米管产生雷达波损耗的原因,一般认为,纳米材料比表面积大,大量悬挂键的存在容易导致界面极化,而高的比表面积会造成多重散射;另外,量子尺寸效应使纳米离子的电子能级分裂,增加了对电磁波的吸收[43]。
有研究表明[44],作为偶极子,碳纳米管在电磁场的作用下会产生耗散电流,在周围基体作用下,耗散电流被衰减,从而使电磁波能量转换为其他形式的能量,主要为热能,这是含碳纳米管材料微波损耗的主要机理。
对于螺旋形的碳纳米管吸收剂,其结构因素也对电磁波的损耗起到了重要作用。
碳纳米管结构对其介电性能影响很大。
碳纳米管晶化程度越好,介电常数降低幅度和磁导率实部增大幅度越大。
非晶碳的存在使碳纳米管的εr′和εr″在某些频段偏高[45]。
多壁碳纳米管的εr′、εr″比单壁碳纳米管的大许多,其电损耗、磁损耗增加比较明显;阵列多壁碳纳米管与聚团多壁碳纳米管相比,其电损耗、磁损耗均增加。
研究表明,碳纳米管具有较强的压阻效应[46],当形变量从0增加到3.2%时,碳纳米管的电导率从10-5S·cm-1下降到10-7S·cm-1,且变化可逆。
通过对碳纳米管结构、排列方式及外应力的改变,可以达到控制吸收剂介电性能的目的。
除改变碳纳米管结构和排列方式外,也可对碳纳米管进行改性。
常用的改性方法有填充[47-48]和表面镀层[49]。
最常用的填充和表面镀层物质是磁性金属,如Fe[50]、Co[51]、Ni[52]等。
通过碳纳米管与其他耐高温材料复合,可以制备出性能优良的吸波复合材料[53-54]。
3 石墨及炭黑炭黑属于电损耗型吸收剂,是目前应用最广泛的填料,其体积电阻率为0.1~10Ω·cm,将其分散到基体中,依靠介质内部的极化易形成导电链或局部导电网络,以此可有效控制复合材料的电性能,达到对雷达波吸收的目的。
特别当基体材料电导率处于半导体范围时,对电流产生耗散作用,吸波性能得到加强。
炭黑密度较低,故常被填充在蜂窝夹层结构中。
石墨已经应用于结构吸波材料[55],美国在石墨/热塑性基复合材料和石墨/环氧树脂基复合材料的研究方面取得了很大进展,这些复合材料在低温(-53℃)下仍然保持韧性,只是对高温和高湿度环境比金属稍微敏感。