隐身材料(中文版)
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吸波橡胶(又称隐身材料)
能化 丰 富着我 们 的生活 、 生产 和社 会 的方方 面 面 ； 但是 ， 电子 元 器 件 的 日益 小 型化 、 高 度集 成 化 ， 使 得我 们所 生 活 的 电磁 环境 越来 越 复 杂 ， 产 生 了 电 磁 干扰 、 电磁 污 染 和 信 息 泄露 等 危 害 。解 决 这 些
（ ４ ） 易 粘接 ， 可 以钉 扎 ， 可 以通 过 压 敏 胶 粘 附 于 设
胶 。同时这 些 吸波 材 料 也 是 军事 上 的 隐身 材 料 。 因此这 些材 料 的研发 和应 用 已成为 世界 各 国关注 的重点 。吸波材 料 、 吸波橡 胶 具有 以下 作用 ： （ １ ） 在 军事 上用 作 隐身材 料 ， 世 界各 国非 常重 视 。如美 国 的 Ｆ ～ １ １ ７ 、 Ｆ 一 ２ ２ 、 Ｂ 一 ２ 、 Ａ－ １ ２等 隐 形 飞
炸 机 的雷达 舱 ， 有 效 防止 来 自舱壁 的反 射 波 。前 苏 联米 格 ２ ５歼 击 机 在 飞机 机 头 罩 下 部 贴 有 两层 吸波橡 胶 ， 再加 一层 金属 丝 网 ， 防 止 了敌人 的截 获 和跟 踪 。军用 的各 种先 进 战斗装 备均 想用 吸波 材
备 腔体 内 ， 解决 整机 内部 难 于 施 工 的 问 题 ； （ ５ ） 比 重小 ， 质量 轻 ； （ ６ ） 可 施工 性能 好 ， 无需 大型 设备 施 工， 不 污染设 备 和 环境 。
１ ６
橡 胶 参 考 资 料
２ ０ １ ３
吸波橡 胶 （ 又 称 隐 身材 料 ）
随着 信息 技术 的飞 速发 展和 电磁 理论 的不 断 喷涂、 刷 涂 等方 式 ， 涂 覆 在 物 体表 面 ， 形 成 吸 波涂
层；
完善 ， 电磁 波 作 为信 息 传 播 的载 体 ， 以其 高 速 、 智
（ ４ ） 易 粘接 ， 可 以钉 扎 ， 可 以通 过 压 敏 胶 粘 附 于 设
胶 。同时这 些 吸波 材 料 也 是 军事 上 的 隐身 材 料 。 因此这 些材 料 的研发 和应 用 已成为 世界 各 国关注 的重点 。吸波材 料 、 吸波橡 胶 具有 以下 作用 ： （ １ ） 在 军事 上用 作 隐身材 料 ， 世 界各 国非 常重 视 。如美 国 的 Ｆ ～ １ １ ７ 、 Ｆ 一 ２ ２ 、 Ｂ 一 ２ 、 Ａ－ １ ２等 隐 形 飞
炸 机 的雷达 舱 ， 有 效 防止 来 自舱壁 的反 射 波 。前 苏 联米 格 ２ ５歼 击 机 在 飞机 机 头 罩 下 部 贴 有 两层 吸波橡 胶 ， 再加 一层 金属 丝 网 ， 防 止 了敌人 的截 获 和跟 踪 。军用 的各 种先 进 战斗装 备均 想用 吸波 材
备 腔体 内 ， 解决 整机 内部 难 于 施 工 的 问 题 ； （ ５ ） 比 重小 ， 质量 轻 ； （ ６ ） 可 施工 性能 好 ， 无需 大型 设备 施 工， 不 污染设 备 和 环境 。
１ ６
橡 胶 参 考 资 料
２ ０ １ ３
吸波橡 胶 （ 又 称 隐 身材 料 ）
随着 信息 技术 的飞 速发 展和 电磁 理论 的不 断 喷涂、 刷 涂 等方 式 ， 涂 覆 在 物 体表 面 ， 形 成 吸 波涂
层；
完善 ， 电磁 波 作 为信 息 传 播 的载 体 ， 以其 高 速 、 智
隐身材料
• 目前，微波隐身技术也逐步被应用到导弹、舰艇、坦克车
辆等其他武器上，如美国AGM—129A、AGM—136A导 弹、俄X—65C3导弹、法国“飞鱼”导弹、美“海影” 隐身舰、瑞典“斯米盖”隐身实验艇等。
红外隐身技术是现代隐身技术中越来越重要的技术领域
• 现代探测遥感手段主要是雷达、红外、光学、声波四种类型，20世
3.2 微波隐身材料
在现代战争中，雷达是探测武器特别是飞行器的最可 靠方法。雷达是利用电磁波发现目标并测定其位置的设备。 电磁波在传播过程中遇到障碍物将产生反射和绕射，统称 散射，是雷达能发现目标的依据。电磁波具有恒速、定向 传播的规律，则是测定目标距离和方向的依据。
一、微波隐身的基本原理
• 世界各国现役雷达的工作波段绝大多数都在微波波段，故
主动隐身技术是采取各种主动措施如干扰、假目标、烟幕、 地形匹配等使敌方的探测手段受到迷惑而无法识别目标。 被动隐身技术是指在武器系统的设计和使用过程中，降低 其作为目标特征的技术。从狭义广看，隐身技术仅指被动 隐身技术。
按目标特征，隐身技术又可分为
• 可见光隐身技术、雷达或微波隐身技术、红外隐身技术、
次大战后即已开始研究，进展比较大，主要用于静止、常温的目标。 但随着红外探测和制导技术的迅速发展，武器的中远红外目标特征成 为被侦测的主要特征。
• 目前，红外隐身技术在各种武器和地面目标上的应用都在
进行研究。其中近红外隐身技术主要用于静止的飞机、导 弹、坦克、地面目标等，中远红外隐身技术巳应用于作战 中的飞机、导弹和舰艇上，尤以飞行器为主，如美 F117—A、B—2、YF—22、YF—23隐身飞机，AGM— 129A、AGM—136导弹都采用了各种红外隐身技术；由 于中远红外隐身技术的难度较大，其进展仍不如雷达隐身 技术。
材料前沿-隐身材料
目标的运动、活动痕迹、烟尘、射击火光等特征；
电台、雷达发出的电磁波和目标反射雷达波的特征；
标的温度和辐射、反射红外线特征； 目标的战术配臵特征等。
四、伪装材料
1）目标的形状、颜色、大小、影象及发光等外表特征；
四、伪装材料
2）目标的运动、活动痕迹、烟尘、射击火光等特征 ；
四、伪装材料
战场目标的活动痕迹；
三、雷达吸波材料
4. 几种典型的吸收剂 4.1石墨和炭黑
三、雷达吸波材料
4.1石墨和炭黑
石墨在很早以前就被用来填充在飞机蒙皮的夹层 中，吸收雷达波。 美国在石墨—树脂复合构料的研究方面取得了很 大进展，用纳米石墨作吸收剂制成的石墨—热塑性复 合材料和石墨环氧树脂复合材料，称为“超黑粉”纳 米吸被材料，不仅对雷达波的吸收率大于99％，而且 在低温下仍保持很好的韧性。
电子侦察卫星 自1962年5月发射 世界上第一颗电子侦 察卫星以来，美国至 今已发展了4代这种卫 星，目前美国主要使 用第4代电子侦察卫星 ，包括“水星”、“ 顾问”、“命运三女 神”和“号角”等。
二、主要侦察手段
2、航空侦察
高空高速战略侦察机
美国空军的战略侦察机 SR－7l（黑鸟）于60年代研制 。“黑鸟”在1964年正式公开 ，其飞行最高速度可达M3.5( 高度25000米)，最大飞行高 度30000米，巡航高度25000 米。主要针对中国、越南和北 朝鲜进行间谍侦察飞行。
成像侦察卫星 成像侦察卫星一般为低轨道，其轨道高度一般在 100到650公里之间。星载设备主要为大型望远镜；可 见光、多光谱CCD成像设备；合成孔径雷达；数据处 理与传输设备等。 美国锁眼-12（KH-12），采用了红外成像和自适 应光学技术，具有夜视能力和较强的变轨能力，详查 地面分辨率为0.1米，夜用分辨率为20米。锁眼－11和 锁眼－12受天气影响较大，不能透过云雾拍摄地面景 物，需与雷达成像卫星相配合。
电台、雷达发出的电磁波和目标反射雷达波的特征；
标的温度和辐射、反射红外线特征； 目标的战术配臵特征等。
四、伪装材料
1）目标的形状、颜色、大小、影象及发光等外表特征；
四、伪装材料
2）目标的运动、活动痕迹、烟尘、射击火光等特征 ；
四、伪装材料
战场目标的活动痕迹；
三、雷达吸波材料
4. 几种典型的吸收剂 4.1石墨和炭黑
三、雷达吸波材料
4.1石墨和炭黑
石墨在很早以前就被用来填充在飞机蒙皮的夹层 中，吸收雷达波。 美国在石墨—树脂复合构料的研究方面取得了很 大进展，用纳米石墨作吸收剂制成的石墨—热塑性复 合材料和石墨环氧树脂复合材料，称为“超黑粉”纳 米吸被材料，不仅对雷达波的吸收率大于99％，而且 在低温下仍保持很好的韧性。
电子侦察卫星 自1962年5月发射 世界上第一颗电子侦 察卫星以来，美国至 今已发展了4代这种卫 星，目前美国主要使 用第4代电子侦察卫星 ，包括“水星”、“ 顾问”、“命运三女 神”和“号角”等。
二、主要侦察手段
2、航空侦察
高空高速战略侦察机
美国空军的战略侦察机 SR－7l（黑鸟）于60年代研制 。“黑鸟”在1964年正式公开 ，其飞行最高速度可达M3.5( 高度25000米)，最大飞行高 度30000米，巡航高度25000 米。主要针对中国、越南和北 朝鲜进行间谍侦察飞行。
成像侦察卫星 成像侦察卫星一般为低轨道，其轨道高度一般在 100到650公里之间。星载设备主要为大型望远镜；可 见光、多光谱CCD成像设备；合成孔径雷达；数据处 理与传输设备等。 美国锁眼-12（KH-12），采用了红外成像和自适 应光学技术，具有夜视能力和较强的变轨能力，详查 地面分辨率为0.1米，夜用分辨率为20米。锁眼－11和 锁眼－12受天气影响较大，不能透过云雾拍摄地面景 物，需与雷达成像卫星相配合。
隐身材料
他们的研究成果便是“地震斗篷”——能够让冲击波、暴风浪或者海啸在所遮蔽的物体面前变成“瞎子”，进而达到保护建筑物的目的。
为提高战场生存能力, 隐身技术越来越多地应用于军用装备上。
随着军用探测技术的不断进步, 对军用装备隐身性能的要求不断提高, 传统的隐身技术已经不能满足要求。
隐形斗篷的方法1. ,实现隐形要创造出一种人工原子——"Meta-atoms"(中继原子)，它小于可见光的波长(可见光的波长范围在0.77~0.39微米之间)。
他在"科学"杂志中发表的研究报告中曾写道,将很多“微型”的针头插在圆形的物体上，形状类似一个圆形的牙刷,这些微型的针头能减少折射或者将光线的扭曲降到零，物体这个时候就是隐形状态了。
该材料通过光线反弹干扰方式，可用于隐藏物体表面上的突起，视觉效果上可使隐形斗篷和覆盖物体都消失。
这种隐形斗篷可使物体在红外线下消失，但这种方法证实了未来更先进的材料可使物体在可见波段范围内隐形。
这种隐形衣的材料就是一种微型金属针，能够改变物质折射率。
长短不一的金属针以不同角度安装在斗篷表面，使斗篷看上去像个呈圆锥体的发梳。
这些金属针可以把斗篷里面的反射率从0增至1，与斗篷外面的反射率基本持平。
光线因此无法在斗篷表面发生反射，只能绕过斗篷。
如此一来，斗篷覆盖下的任何物体都能轻而易举地躲避人们的视线。
2.利用从蚕丝中提取出的物质并在其表面上涂抹了一层黄金涂层后得到的新型材料，制造出了一件穿着之后能使人隐形的斗篷。
而他们用蚕丝丝绸制造的隐形斗篷完全解决了玻璃纤维斗篷出现的问题。
研究小组把蚕丝在开水中煮沸净化后，就得到了制作的主要材料——蚕丝蛋白。
接着研究人员将蚕丝蛋白制作成1厘米见方的小片，并在其上涂抹上一层黄金质地的“谐振器”——有约1万个黄金钢印出的小方片组成。
如此，通过蚕丝的细密结构及其上黄金谐振器涂层，其将能够折射扭曲所有波段的光线，达到完全隐形的效果，并且穿着起来也相当舒适。
隐身材料(中文版)资料课件
隐身材料的数学模型通常包括电磁场方程、波动方程等偏 微分方程，以及各种边界条件和初始条件。通过数值计算 方法，可以求解这些方程，获得电磁波在隐身材料中的传 播特性和行为模式。
03
隐身材料的发展历程
隐身材料的历史背景
早期的隐身材料
最早的隐身材料可以追溯到二战时期 ，当时德国和英国等国家开始研究雷 达吸波材料，用于减少飞机和舰艇被 雷达探测到的可能性。
05
隐身材料的市场前景
隐身材料的市场需求
军事应用
隐身材料在军事领域具有广泛的应用 ，如隐形战斗机、雷达干扰设备等， 随着军事技术的不断发展，对隐身材 料的需求也在不断增加。
民用领域
除了军事应用外，隐身材料在民用领 域也有广阔的应用前景，如航空航天 、电子通信、生物医疗等，随着科技 的进步，这些领域对隐身材料的需求 也在逐渐增长。
隐身材料的应用领域
军事领域
隐身材料广泛应用于军事领域， 如战斗机、轰炸机、导弹、卫星 等武器装备和战略目标的隐身涂 层，以提高生存率和突防能力。
民用领域
随着科技的发展，隐身材料也逐 渐应用于民用领域，如建筑、汽 车、电子设备等领域的电磁屏蔽 和防护涂层。
02
隐身材料的原理
隐身材料的工作原理
隐身材料的工作原理主要是通过特定 的材料结构和特性，吸收、散射或干 涉电磁波，使其在特定方向上难以被 探测和识别。
用。
需要注意的是，化学合成法可能 会产生环境污染和废料处理等问 题，因此需要采取相应的环保措
施。
物理制备法
物理制备法是通过物理手段，如磁场、电场、等离子体等，将原材料转化为隐身材 料的方法。
该方法具有制备条件温和、对环境友好、产品纯度高等优点，因此在一些特殊需求 的隐身材料制备中具有一定的优势。
03
隐身材料的发展历程
隐身材料的历史背景
早期的隐身材料
最早的隐身材料可以追溯到二战时期 ，当时德国和英国等国家开始研究雷 达吸波材料，用于减少飞机和舰艇被 雷达探测到的可能性。
05
隐身材料的市场前景
隐身材料的市场需求
军事应用
隐身材料在军事领域具有广泛的应用 ，如隐形战斗机、雷达干扰设备等， 随着军事技术的不断发展，对隐身材 料的需求也在不断增加。
民用领域
除了军事应用外，隐身材料在民用领 域也有广阔的应用前景，如航空航天 、电子通信、生物医疗等，随着科技 的进步，这些领域对隐身材料的需求 也在逐渐增长。
隐身材料的应用领域
军事领域
隐身材料广泛应用于军事领域， 如战斗机、轰炸机、导弹、卫星 等武器装备和战略目标的隐身涂 层，以提高生存率和突防能力。
民用领域
随着科技的发展，隐身材料也逐 渐应用于民用领域，如建筑、汽 车、电子设备等领域的电磁屏蔽 和防护涂层。
02
隐身材料的原理
隐身材料的工作原理
隐身材料的工作原理主要是通过特定 的材料结构和特性，吸收、散射或干 涉电磁波，使其在特定方向上难以被 探测和识别。
用。
需要注意的是，化学合成法可能 会产生环境污染和废料处理等问 题，因此需要采取相应的环保措
施。
物理制备法
物理制备法是通过物理手段，如磁场、电场、等离子体等，将原材料转化为隐身材 料的方法。
该方法具有制备条件温和、对环境友好、产品纯度高等优点，因此在一些特殊需求 的隐身材料制备中具有一定的优势。
隐身材料
苏-30MKI
F-35
希望利用智能隐身材料制成 涂层，达到真正意义上的变色 龙隐身。
美国空军怀特实验室，研究了一种聚苯胺基复合材料，可用 于调节飞机蒙皮的亮度和颜色。
智能化视觉隐身，使 武装直升机成为一条“变 色龙”，难以被敌方发现、 跟踪和攻击，大大提升了 自身的战场生存能力。 美军科曼奇隐身直升机
电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收
雷达
雷达利用波的反射来 探测物体
把入射的波吸限度进 入到材料 内部，以 减少电磁 波的直接 反射。
电磁波进入材 料内部后，要 设法对入射的 电磁波进行有 效的吸收和衰 减
吸波材料：将电磁波转换为其他形式的 能量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的 材料。
铁系
铁氧体 金属铁微 粉 多晶铁纤 维
碳系
石墨 乙炔 炭黑 碳纤维 碳纳米 管
陶瓷系
碳化硅 碳化硅复合 材料
其他类
导电高分子 手性材料 等离子体材 料
不传 能统 满隐 足身 隐材 身料 要已 求经
普通的隐身材料目标单一，只 能被动的抑制目标的特征信号
雷达向高分辨率，多波段， 多极化方向发展 红外成像技术和激光探测技术的 发展
日趋恶劣的战场环境在一定程度上限制了吸 波材料的应用，如何提高吸波材料耐高温、雨蚀、 盐雾、光照、海水、抗核辐射等适应复杂环境的 能力及吸波承载功能是能否广泛应用的基础。隐 身技术在军事的迅速运用迫使人们将不断谋求如 何应对隐身兵器并研究反隐身技术。隐身技术虽 然目前在与探测技术的较量中略占优势，但纵观 世界军事装备发展史，从来就没有出现过无懈可 击的完美技术，隐身技术与反隐身技术的发展就 如孪生手足，相互制约、相互促进，矛与盾、攻 与防，此消彼长、此长彼消，无论哪一方有新的 突破，都将引起另一方的重大变革。
隐身材料
主要用于车辆、舰艇、 红外隐身材料主要用于车辆、舰艇、军用飞机及其他军用设 施，使这些装备和设施的红外辐射与背景基本达到一致，敌人的红 使这些装备和设施的红外辐射与背景基本达到一致， 外探测器难以分辨。 外探测器难以分辨。 例如：用铝粉及含有二价铁离子的材料作为填充料， 例如：用铝粉及含有二价铁离子的材料作为填充料， 加到能透过红外线的粘结剂中，可构成红外隐身涂料。 加到能透过红外线的粘结剂中，可构成红外隐身涂料。
为解决这一问题，研制了兼容型隐身材料， 为解决这一问题，研制了兼容型隐身材料，如雷 达波、红外兼容隐身材料，红外、 达波、红外兼容隐身材料，红外、激光兼容隐身 材料，雷达波、红外、 材料，雷达波、红外、激光等多种兼 容的隐身材料等。 容的隐身材料等。
通常由铝粉、 可见光隐身材料通常由铝粉、多属氧化物粉和有 机物复合 而成，或由掺杂的半导体材料构成，可形成与背景颜色相匹配的迷 而成，或由掺杂的半导体材料构成， 彩图案，满足可见光隐身的要求。 彩图案，满足可见光隐身的要求。
用来对抗激光制导武器、 激光隐身材料用来对抗激光制导武器、激光雷达和激光测距 机，要求这些材料对激光的反射率低可吸收率高。 要求这些材料对激光的反射率低可吸收率高。
隐身材料是实现武器隐身的物质基础。 隐身材料是实现武器隐身的物质基础。 武器装备如飞机、舰船、导弹等使用隐身材料后， 武器装备如飞机、舰船、导弹等使用隐身材料后， 可大大减小自身的信号特征，提高生存能力。 可大大减小自身的信号特征，提高生存能力。
材料用途
隐身涂层 材料
隐身结构 材料
隐身材料
(频谱) 频谱
声 隐身材料
雷达 隐身材料
红外 隐身材料
可见光 隐身材料
激光 隐身材料
声隐身材料包括消声材料，隔声材料，吸声材料及 消声 隔声、 消声、 声隐身材料包括消声材料，隔声材料，吸声材料及(消声、隔声、 吸声)的复合体 的复合体。 吸声 的复合体。
隐形材料
中文名称： 中文名称： 隐形材料 英文名称： 英文名称： stealth material 定义： 旨在降低武器装备的雷达、红外、 定义： 旨在降低武器装备的雷达、红外、可见光 或声波等可探测信号特征、使之难以被探测、 或声波等可探测信号特征、使之难以被探测、识 跟踪或攻击的一种特殊用途材料。 别、跟踪或攻击的一种特殊用途材料
它并非来自哈利·波特的魔法学校，而是用来控制光线及 它并非来自哈利·波特的魔法学校， 物体周围其他的电磁射线，让这些光线和射线给人“隐身” 物体周围其他的电磁射线，让这些光线和射线给人“隐身”的 感觉。 感觉。
用这种材料制成的外衣，既不反射光线也不投射阴影。 用这种材料制成的外衣，既不反射光线也不投射阴影。就像 一条小河沿着一块平滑的大石头流淌一样，光线和电磁射线， 一条小河沿着一块平滑的大石头流淌一样，光线和电磁射线，照 射到斗篷上后就顺着衣服“流走” 射到斗篷上后就顺着衣服“流走”了，就好像从未碰到障碍物一 旁人无法在衣服上看到光线，一切就这样消失了。 样。旁人无法在衣服上看到光线，一切Байду номын сангаас这样消失了。 美国东北大学的物理学家帕坦加利·帕里米说： 美国东北大学的物理学家帕坦加利·帕里米说：“如果有人 穿上用这种材料制作的斗篷，他就能隐身。 穿上用这种材料制作的斗篷，他就能隐身。”
据英国广播公司报道，英国圣安德鲁斯大学的科学家们最近研 制出了一种薄膜式“超级材料”或称“特异介质材料”。这种 材料克服了以往材料坚硬易碎的缺点，用单功能层的聚合物薄 膜制出了可实现隐形的超级材料，这意味着人类向实现哈 利·波特隐形斗篷的幻想又迈出了一大步。
它并非来自哈利·波特的魔法学校，而是用来控制光线及 它并非来自哈利·波特的魔法学校， 物体周围其他的电磁射线，让这些光线和射线给人“隐身” 物体周围其他的电磁射线，让这些光线和射线给人“隐身”的 感觉。 感觉。
用这种材料制成的外衣，既不反射光线也不投射阴影。 用这种材料制成的外衣，既不反射光线也不投射阴影。就像 一条小河沿着一块平滑的大石头流淌一样，光线和电磁射线， 一条小河沿着一块平滑的大石头流淌一样，光线和电磁射线，照 射到斗篷上后就顺着衣服“流走” 射到斗篷上后就顺着衣服“流走”了，就好像从未碰到障碍物一 旁人无法在衣服上看到光线，一切就这样消失了。 样。旁人无法在衣服上看到光线，一切Байду номын сангаас这样消失了。 美国东北大学的物理学家帕坦加利·帕里米说： 美国东北大学的物理学家帕坦加利·帕里米说：“如果有人 穿上用这种材料制作的斗篷，他就能隐身。 穿上用这种材料制作的斗篷，他就能隐身。”
据英国广播公司报道，英国圣安德鲁斯大学的科学家们最近研 制出了一种薄膜式“超级材料”或称“特异介质材料”。这种 材料克服了以往材料坚硬易碎的缺点，用单功能层的聚合物薄 膜制出了可实现隐形的超级材料，这意味着人类向实现哈 利·波特隐形斗篷的幻想又迈出了一大步。
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美国F-22隐身战斗机
F-22沿用了F-35使用的隐 身涂层材料，但改善了材 料的耐久性能，节约了维 护时间和成本。
吸波涂层
隐形战机 歼10b Advantage
Convenience
Flexible
Technology Simple
Wave absorption performance is easy to control
Characters 密度低(质轻) 惰性气氛耐高温 电性能可调 来源广泛 电导率较高 高温易氧化
Characters
Characters
高温稳定性优越 介电性能可调 纯SiC介电损耗较低
高温稳定性优越 介电性能可调 纯ZnO介电损耗较低
碳吸收剂
Disadvantage:
One
电导率较高
自由空间阻抗失配
结构吸波材料
• 结构吸波材料具有承载和隐身的双重功能； • 具备复合材料质轻、高强的优点； • 一般使用于仅靠吸波涂层难以得到隐身效果的部位。 • 优点：可以根据需要设计成所需结构，隐身效果好； 受环境影响小，适应环境能力强； 集吸波、承载及防热于一体。
• 缺点：应用于高温部件仍存在内应力大、 抗热冲击性能差、
ZnO absorber
Disadvantage: Pure ZnO have low Electrical conductivity
How to enhance the Electrical conductivity？
On the one hand，Lattice doped ； On the other hand，
高温吸波材料设计准则
1）自由空间与材料表面的阻抗匹配以减少电磁波的反射, 要 求材料的复介电常数与复磁导率接近； 2）进入材料内部的电磁波可以被尽可能多的损耗, 要求材料 有足够大的电损耗或者磁损耗, 即足够高的复介电常数或 者复磁导率。
吸波能力方程
(1)
(2)
RL 表示反射率；Zin表示入射波在自由空间与材料界面处的 阻抗；Z0 为入射波在自由空间的阻抗；μr 与 εr 分别表示材料相 对复磁导率与复介电常数；c 为光速；t 为材料厚度；f 为电 磁波频率。
高温雷达吸波材料研究现状与展望
期刊：无机材料学报 2014年5月 第29卷第5期：461-469 作者：丁东海，罗发，周万成，史毅敏，周亮
报告人：龙华倩
目录
1. 研究背景 2. 高温吸波材料设计准则 3. 4. C、SiC、ZnO 高温吸收剂研究现状 涂覆型与结构型高温吸波材料
研究背景
1）吸波材料：可以将电磁波能量转化为热能而衰减雷达波， 是实现雷达隐身的重要手段。
对装备的改动比较小，特别适用于现有装备的隐身；
吸波涂层施工方便，对武器装备的机动、火力等影响较小。 • 缺点：频段窄，一般只适用于某一固定频段； 粘结性差，易脱落，受外界环境因素影响大； 密度大，影响飞机、导弹等的飞行性能。
美国F-35隐身战斗机
F-35全称“联合攻击战斗机(JSF)” 代号“Lightning” ，2006年12月 首飞，成本1.2亿美元，采用波音 公司的“幽灵工厂”生产的隐身涂 层
吸波能力方程
常温下, 吸波材料 RL 是 μr 、 εr 、 f 、 t 的函数。
材料电磁参数与环境温度密切相关, 高温下材料失去磁性, 复磁导率等于 1, 复介电常数随温度不同而变化。高温下, 吸波 材料 RL 是 εr(T) 、f 、t 、T的函数 。
高温吸收剂
高温吸波材料的传统设计思路是将高温吸收剂填入 陶瓷或者玻璃基体, 通过调整吸收剂种类、含量、尺寸、
SiO2 壳层
BN
C/SiO2 1、方法：静电纺丝 2、厚度：20nm
介电常数与介电损耗都较 低，起始氧化温度超过 800℃, 可以形成致密的B2O3保护膜
SiC absorber
Disadvantage: Low dielectric loss
How to improve the ability of dielectric loss？
形貌、分布状态等实现材料吸波性能的优化。因此, 制备
综合性能优良的吸收剂是高温吸波材料研制首要解决的 问题。密度较大的磁性吸收剂在居里温度以上转变为顺 磁体, 失去磁性, 不适合作为高温吸收剂。高温吸收剂以 电损耗为主, 研究较多的主要是 C、SiC、ZnO 吸收剂。
高温吸收剂
C 吸收剂 SiC 吸收剂 ZnO 吸收剂
2）吸波材料必须具备的条件： 厚度薄、质量轻、吸收频率宽、吸收能力强 耐高温 抗氧化 高强度 高韧性 低密度
吸波基本原理
吸波材料能吸收或衰减入射的电磁波，使 其因干涉而消失或其电磁能转换为其他形式的 能量。其基本原理包括干涉作用和吸收作用。
1. 干涉作用
干涉作用是将入射的电磁波分成两部分，一部分从吸 波层表面反射，另一部分透过吸波层后经底层反射后再 穿过吸波层射出来。若经底层反射的波与吸波层表面反 射的波相位正好相反，两段波便可发生干涉而减弱。
改善阻抗匹配特性。
图1 苯分子的域π键
中空多孔炭纤维吸收剂
(a)1℃/min (b)2℃/min (c)3℃/min (d)4℃/min
图2 不同预氧化升温速率、同一碳化条件下获得 的HPCFs截面SEM形貌图
中空多孔炭纤维吸收剂
图3 HPCFs体电导率随预氧化升温速率的变化关系曲线
中空多孔炭纤维吸收剂
施工维护困难 。
2015-5-15
The End Thank you for attention!
图4 HPCFs体电导率随碳化升温速率的变化关系曲线
小结
1. 升温速率 ↑
不利于HPCFs微孔的形成与保持
体电导率 ↓
2. 热处理升温速率 ↑ 介电常数 ↓
注意：预氧化升温速率较炭化升温速率变化幅度大！
表面涂覆
在碳吸收剂表面制备电导率较低的陶瓷涂层 , 不
仅可以改善阻抗匹配特性, 减少电磁波的反射, 而且可 以提高其抗氧化性能。
Two
抗氧化能力低
导致电磁波反射较强
通过涂覆抗氧化涂层来 防止含氧气体接触扩散， 从而改善了材料的抗氧 化能力
改善阻抗匹配，减少电磁波反射
热解工艺优化
碳材料的电性能主要决定于石墨化程度, 如果石
墨化程度过低, 损耗能力较弱; 如果石墨化程度过高, 则电导率较高, 碳材料制备工艺, 阻抗匹配变差。因此, 控制石墨化度, 可以通过优化
高温吸波涂层
基体：环氧改性有机硅树脂 无机填料：云母粉和玻璃粉 涂层可在600℃短时 间使用
吸收剂：短切碳纤维
传统热压法可以在金属表面制备结合强度高、抗热 应力性能好的玻璃或者陶瓷基吸波涂层, 但是该工艺仅能 应用于平板金属, 不适用于异型表面。热喷涂可以利用热 源将陶瓷粒子加热到熔融或半熔融状态, 同时借助火焰或 者高速气体, 将其喷射到金属表面, 沉积成涂层。由于喷 涂过程中, 陶瓷粒子具有较高的动能与热能, 使得涂层与 基体或粒子之间形成较强结合, 涂层厚度可控, 并且喷涂 受构件形状限制较小, 适于制备高温吸波涂层。
On the one hand，Lattice doped ； On the other hand，
SiC fiber absorbent。
1、控制自由碳含量及石墨化度； 2、引入异质金属元素； 3、改变纤维截面形状。
Change the fiber cross section shape
(a) Swirl shape
吸波基本原理
2. 吸收作用
材料对电磁波产生吸收作用有两个条件： (1)电磁波入射到材料上时能最大限度地进入到材料内部， 即电磁匹配要好(匹配特性)； (2)进入材料内部的电磁波能迅速地被衰减掉，即电磁损 耗要大(衰减特性)。 衰减特性：电磁波在材料内产生电损耗或磁损耗，使电磁 波的电磁性能转为其他形式的能量散失掉，达 到减少反射的目的。
吸波基本原理
电损耗机理：依靠电介质的极化机理吸收、衰减电磁波。 极化的基本形式包括位移式极化和松弛极化。 弹性，瞬时完成，其 极化过程不消耗能量，一 般发生在物质结构紧密、 规则的地方。 与热运动有关，非 弹性，需一定时间，需 消耗一定的能量。
电损耗介质的吸波机理主要是松弛极化。松弛极化与电 场作用和热运动有关。热运动的作用力图使材料中的质点 分布混乱，而电场力图使这些质点按电场规律分布，最终 结果是使质点按电场规律分布，然而在质点移动过程中克 服了一定的势垒，时间较长，需吸收一定能量。
Morphology control。
涂覆型吸波材料
添加剂性质 填充比例 涂层厚度 磁性吸波涂层 提高 磁导率
吸波涂层
添加剂和吸 波剂设计
提高 吸波性能
介电吸波涂层
阻抗匹配
提高 吸波性能
涂覆型吸波材料
• 吸波涂层一般由吸波剂和粘结剂组成；
• 吸波剂是涂层的关键，决定了吸波涂层对入射电磁波的损耗能力； • 粘结剂是涂层的成膜物质，可以使涂层牢固附着于被涂敷物体表面 ，形成连续膜。粘结剂必须是透波材料。 • 优点：吸波涂层对目标的外形适应能力强；
(b) “T” shape
异型截面纤维的叶片顶端的曲率明显大于圆截面纤维, 叶片顶端可以富集电荷而产生偶极子, 在电磁波作用 下产生振荡, 异型截面纤维吸波机理的理解还不够深 入, 还有待于进一步研究。
(c) “C” shape
Fig.2
(d) Cross shape
Microwave absorbing silicon carbide fibers with non-circular section