功能材料隐身
特种材料有哪些范文
特种材料有哪些范文特种材料是指具有特殊功能和性能的一类材料，常用于特殊环境和工程领域。
下面将详细介绍几种常见的特种材料。
1.高温材料：高温材料是能够在高温环境下具有优异性能的材料。
常见的高温材料包括耐火材料、高温合金、高温陶瓷等。
耐火材料主要用于炼钢、冶金、玻璃等工业领域，如石墨、石棉、陶瓷等。
高温合金广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域，如镍基合金、钛合金等。
高温陶瓷主要用于高温介质传递、绝缘和涂层等方面，如氧化铝、碳化硅等。
2.隐身材料：隐身材料是具有隐形功能的材料，能有效遮蔽电磁波和红外线等信号，常用于军事、航天和航空领域。
常见的隐身材料有金属涂层材料、电磁隐形材料、红外隐身材料等。
金属涂层材料常用于飞机、导弹等军事装备的隐身涂层，如雷达吸波涂层。
电磁隐形材料用于电磁波信号的遮蔽，如碳纤维复合材料。
红外隐身材料主要用于红外线信号的遮蔽，如特制的多层复合材料。
3.轻量化材料：轻量化材料是具有轻质和高强度的特点，能有效减轻结构重量，提高工程性能。
常见的轻量化材料有高性能合金材料、复合材料、泡沫材料等。
高性能合金材料具有高强度和轻量化的特点，常用于航空航天、汽车和电子等领域，如镁合金、钛合金等。
复合材料由两种或多种材料组成，力学性能优于单一材料，如碳纤维复合材料。
泡沫材料具有轻质、隔热和吸能等特点，如聚苯乙烯泡沫材料。
4.防护材料：防护材料主要用于保护人员或设备免受外部威胁和危害。
常见的防护材料有防弹材料、抗震材料、防腐蚀材料等。
防弹材料是一类能够防御子弹或威胁物的材料，如防弹玻璃、防弹钢板等。
抗震材料具有减震和隔震的特点，常用于地震和爆炸等环境下，如弹性橡胶、形状记忆合金等。
防腐蚀材料主要用于防止金属或设备受到腐蚀，如不锈钢、涂层材料等。
5.生物材料：生物材料是一类能够与生物体相容、具有生物功能和生物相互作用的材料。
常见的生物材料有生物陶瓷、生物金属、生物聚合物等。
生物陶瓷广泛应用于人工关节、牙科修复等领域，如氧化锆陶瓷、羟基磷灰石陶瓷等。
隐身材料
甚低频 (超长波)
低频 (长波)
中频 (中波) 广播段
高频 (短波)
甚高频 (超短波)
特高频 (分米波) 雷达频率
超高频 (厘米波)
极高频 (毫米波)
亚毫 米波 红外线
音频 视频 微波段
频率 3 kHz 30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz 3000 GHz
F-117A
F-117A
F-117A是美国前洛克希德公司研制的隐身攻 击机。是世界上第一种可正式作战的隐身战斗 机。设计始于70年代未，1981年6月15日试飞 成功，次年8月23日开始向美国空军交付，共向 空军交付59架。F-117A服役后一直处于保密之 中，直到1988年11月10日，空军才首次公布了 该机的照片，1989年4月F-117A在内华达州的 内利斯空军基地公开面世。F-117A自装备部队 以来参加了入侵巴拿马、海湾战争、科索沃战 争、阿富汗战争、伊拉克战争等多次实战行动， 战果显著。2008年退出现役。
就是“超机动性”、“超音速巡航”、“隐身能 力”和“超视距打击”
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ J-20
J-20
F-22
F-22
F-35
F-35
F-35b
T-50
T-50
RQ-170无人侦察机
X-47b
B-2
法国 神经元
2013年11月21日，中国“利剑”隐身无人 作战攻击机成功进行了首次试飞.
RAH-66隐身武装直升机
2006年，Pendry在Science 上发文指出，可 以利用负折射材料可以设计出“隐形斗篷”。 在负折射率材料中，折射率的材料入射到具有 负折射率材料的界面时，光的折射与常规折射相 反，入射光线和折射光线处在于界面法线方向同 一侧，也就是说，在这种材料中，光出现了异常 传播，出现了扭曲的现象。要实现材料的隐身， 最关键的技术就是制造出能扭曲可见光波的材料， 只要制造出性能合适的材料，“隐形斗篷”将可 能实现。而这种材料，正是具有负折射率的超材 料。
电磁波隐身功能梯度材料
电磁波隐身功能梯度材料电磁波吸收体是为了取得最佳电磁波吸收效果而结构化的电磁波吸收材料，它的研究是以吸收材料的研究为基础，目前已获得实用化的吸收体结构有：(1) 单层结构：表现为复合材料的单涂层和单层吸收体。
(2) 多层结构:由透波层、阻抗匹配层、吸收层以及反射背衬等组成。
其中用得最广泛的是多层结构吸波材料,它主要有两种:一种是阻抗渐变梯度吸波材料，例如电阻渐变型吸波材料，即Jaumann吸收体，它是一种多层电阻片型吸波材料，其典型结构如图1。
为了获得最佳吸收效果,电阻片的电阻从前至后逐渐变小。
吸收体的带宽与所采用的电阻片个数有关。
通过改变各层片阻抗，能够“调节”整个设计，这些单独的层片通常用蜂窝夹芯或塑料隔离。
另外一种形式是渐变介质吸收体，即Dallenbach结构体，同Jaumann吸收体通过电阻片电阻的缩减来减少反射一样，它可用来实现真空与理想导体间的阻抗匹配，其典型结构如图2。
图1 电阻渐变型吸波材料图2 阶梯式多层吸波材料渐变介质吸收体和电阻片型吸收体均是拓宽吸收频带的有效方法，原理上它们都是沿厚度方向电阻逐渐减小的多层吸收体，只是电阻的变化规律及结构形式有差异，可根据不同的部位选择不同的结构形式。
美、日、西欧一些在电磁波吸收体研究方面处于世界领先地位的国家，他们大量使用了Dallenbach和Jaumann梯度多层吸波结构。
譬如目前最先进的吸收体结构——美国军用隐身飞机上的电磁波吸收体结构,可以在较宽的频带内使雷达波的反射降低7～l0dB。
他们在探索先进战斗机ATF计划(F222)的结构及非结构材料时发现，热塑性树脂单复丝与一些特殊纤维(碳纤维、玻璃纤维、Kevlar及陶瓷纤维等，其截面形状不同，为非圆多棱形) 按一定比例交替混杂成纱束后编织成各种织物，然后与同类树脂制成的复合材料既具有优良的吸波性能，又兼有复合材料重量轻、强度高、韧性好等优点。
碳纤维的含量可以改变碳纤维结构吸波材料的微波电磁性能，通过控制不同厚度层上纤维的含量可控制不同厚度的阻抗，实现阻抗匹配，以达到吸收雷达波的最佳效果。
隐形材料
吸波复合材料吸波复合材料概述吸波材料是指能够吸收衰减入射电磁波能量，并通过材料的介质损耗使其电磁能转换成热能或其他能量形式的一类功能复合材料。
吸波材料一般由基体材料（或粘结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。
本文主要研究对雷达波具有吸收损耗效应的吸波材料（radar absorbing materials，缩写RAM）。
吸波复合材料特性吸波复合材料一般要求具备以下特性：（1）厚度薄，质量轻。
吸波涂料的质量对武器来说完全是附加的。
例如铁氧体涂料的比重约为5g/cm3，如涂层厚度为4mm，涂覆面积为50m2，附加重量就达到1000kg，这对于飞机、导弹等武器来说都是不切实际的。
此外，涂层太厚和太重还影响飞行器的气动特性，增加涂覆工艺的难度等。
（2）频带宽，反射率低。
雷达工作频带很宽，大约在1~140GH范围，且还在拓宽。
对隐身飞行器，吸波涂料的主要覆盖频段1~18GHz，坦克车辆主要在2 6.5~40.0GHz和90~140GHz范围内。
目前的工作就是在衰减量≦10dB的情况下追求尽可能宽的频带。
（3）功能强。
要求吸波复合材料既可以作吸波材料，又可以作结构材料，有高的力学性能及良好的环境适应性和物理化学性能。
吸波复合材料的原理吸波材料的基本物理原理是材料对入射电磁波实现有效吸收，将电磁波能量转换为热能或其他形式的能量而耗散掉。
该材料应具备两个特性即波阻抗匹配特性和衰减特性。
（1）阻抗匹配特性，即创造特殊的边界条件使入射电磁波在材料介质表面的振幅反射率ρ最小（理想情况ρ=0）从而尽可能地从表面进入介质内部。
最简单的情况是电磁波从自由空间垂直射到介质表面，此时[4，5]：ρ=（η-η0）/（η+η0）；ρ=（Z n-η0）/（Z n+η0）η式中ρ——电磁波在涂层表面的振幅反射率；η——涂层的相对本性阻抗；η0——自由空间的相对本性阻抗；Z n——n层的表面相对阻抗。
欲使ρ=0则η=η0而η0=（μ0/ε0）1/2；η=（μ/ε）1/2；式中μ0、ε0——自由空间的相对磁导率、相对介电常数，均为1；μ、ε——涂层的相对磁导率、相对介电常数。
《功能材料隐身》课件
在现代战争和国防安全中，隐身技术 对于提高武器装备的生存能力和突防 能力具有重要意义。
功能材料在隐身技术中的应用
1 2
功能材料在雷达隐身中的应用
利用吸波材料、导电高分子材料等，吸收和散射 雷达波，降低目标的雷达散射截面。
功能材料在红外隐身中的应用
利用热辐射控制材料、红外遮蔽材料等，降低目 标的红外辐射强度，实现红外隐身。
热损耗型功能材料隐身案例
总结词
利用热损耗型功能材料可以有效地吸收和散射热辐射， 从而达到隐身效果。
详细描述
热损耗型功能材料主要通过材料的热物理性质实现对热 辐射的损耗。这些材料能够将热辐射转化为热能，并通 过材料的热传导和热对流将热量散失到环境中。常见的 热损耗型功能材料包括热辐射涂层、隔热材料等。
磁损耗型功能材料
总结词
具有高磁导率、低磁损耗特性，通过吸收和散射电磁波达到 隐身效果。
详细描述
磁损耗型功能材料如铁氧体、磁性纤维等，具有高磁导率、 低磁损耗的特性。这类材料能够吸收和散射电磁波，减少电 磁波的反射和传播，降低目标的雷达散射截面，实现隐身效 果。
热损耗型功能材料
总结词
具有高热导率、低热容特性，通过快速散热降低红外辐射实现隐身效果。
可见光隐身的原理与技术
可见光隐身原理
通过降低目标的反射率和改变目标的颜色 等方式，降低目标在人眼和可见光探测器
上的信号强度，从而达到隐身的目的。
迷彩涂料
采用与环境颜色相近的涂料，降低目标的 可见性。
可见光隐身技术
采用迷彩涂料、光学伪装等技术手段，实 现可见光隐身。
光学伪装
通过使用光学仪器和装置，改变目标的颜 色和形状，使其与周围环境融为一体，从 而提高目标的隐身性能。
隐身材料(中文版)资料课件
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
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。
隐身材料
组成：基体材料（承载）和吸波剂复合。 基体材料主要是高分子类的一些材料
四、隐身材料的应用——军事
二战期间：蚊式轰炸机（最早）
四、隐身材料的应用——军事
20世纪50年代末，代表就是美国的 U -2侦察机
四、隐身材料的应用——军事
20世纪60年代，以美国洛克希德公司设计的SR - 71黑鸟最为典型。
四、隐身材料的应用——军事
10年后，洛克希德的F -117A 隐形战斗机和诺斯罗普公司的B- 2A 隐形轰炸机
四、隐身材料的应用——军事
先进战机一览
四、隐身材料的应用——军事
隐形潜艇
四、隐身材料的应用——民用
可建隐形罩以避免障碍物阻挡手机信号
三、雷达吸波材料
涂敷型吸波材料 这种材料在军用飞机、坦克、军舰上都有很广泛 的应用。 组成：基体材料、吸波剂（最关键）以及其它一 些助剂组成。 按照吸波剂的化学成分可分为无机吸波剂（铁氧 体、金属以及陶瓷），有机高分子吸波剂（导电 高聚物和视黄基席夫隐身材料的应用——民用
可在炼油厂上建一个隐形罩，使它不影响海边的美丽风景。
四、隐身材料的应用——民用
医生手术戴隐形手套，手会变得透明，不会挡住需要手术的部位
谢谢
张建卫 应用物理2班
一、隐形材料的定义
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、识别、跟踪或攻击的一种特殊用途材 料。
一、隐形材料的定义
几个认识上的误区：
(1)隐身是完全“看不见”——隐身技术只是 缩短探测器的有效作用距离，有效压缩敌方 反应时间，增加自身战场生存能力和作战能 力。 (2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但 在技术上是无法实现的，实际上也是没有必 要的，只要抓住主要矛盾，避开不利的实用 环境。
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隐身衣的基本原理
人之所以能看到物体，是因为物体阻 挡了光波通过。如果有一种材料覆盖 在物体表面，能引着被物体阻挡的光 线弯曲并“绕着走”，那么光线就似 乎没有受到任何阻挡。在观察者看来 ，物体就似乎变得“不存在”了，也 就实现了视觉隐形。
隐身衣的基本原理
隐身衣的研究进展
➢ 加州大学伯克利分校纳米科学技术中心的华裔教授张翔
领导着实验室的两只研究小组研制出了两种新的超材料。 这两项成果分别刊登在上一期的《自然》和《科学》杂志 上，这是近年来在光负折射率上取得的重大成果。
这两项研究都是基于不同的物理原理，目的都是为了实
现对光线的负折射效应。
科学家把它们叫作“超材料”，因为它们具有自然存在物不具备的特性 ，比如说可以产生负折射率，或者说，能使光波“弯曲”。
视觉隐身技术
在自然界中，光线总是正折射的，所以光线的 偏折有着天然的限制，而负折射材料则打破了 这种限制。 要实现材料的隐身，最关键的技术就是制造出 能扭曲可见光波的材料，只要制造出性能合适 的材料，实用的“隐身衣”完全可能在近期问 世。而负折射材料既可以实现这种光的扭曲。
电磁波沿曲线传播
电磁波的传播方向取决于介质的性质
主要内容
隐身材料的主要类型 负折射率概念 隐身衣原理 隐身衣的研究进展
隐身材料的主要类型
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
雷达隐身材料
F22猛禽
B2 幽灵猛禽ຫໍສະໝຸດ 飞幽灵可见光隐身材料—隐身衣
负折射现象 负折射现象是俄国科学家Veselago在1968 年提出的：当 光波从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料的界 面时，光波的折射与常规折射相反，入射波和折射波处于 界面法线方向同一侧。也就是说，在这种材料中，光出现 了异常传播，出现了扭曲的现象。
两种材料
➢ 一种用纳米金属网状结构来逆转光的方向
➢ 一种采用的是纤细的纳米银线。
纳米材料具有纳米效应使其具有传统材料所不具 备的奇异或反常的物理、化学特性，比如说负折 射率。
超材料
具有隐形能力的超材料显微照片 （左）和结构示意图（右）。
超材料，是纳米级的，比 一张纸还要薄约十分之一
加拿大“超隐形生物科技”公司研制的隐形衣。
隐身衣
谢谢！