材料學(xué)課件隱身材料講義

1、第七章第七章 隱身材料隱身材料 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展, ,未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的各種武器系未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)的各種武器系統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻的威脅。隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存統(tǒng)面臨著嚴(yán)峻的威脅。隱身技術(shù)作為提高武器系統(tǒng)生存能力的有效手段能力的有效手段, ,受到世界各國(guó)的高度重視。隱身技術(shù)受到世界各國(guó)的高度重視。隱身技術(shù)是指在一定遙感探測(cè)環(huán)境中降低目標(biāo)的可探測(cè)性是指在一定遙感探測(cè)環(huán)境中降低目標(biāo)的可探測(cè)性, ,使其使其在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)難以被發(fā)現(xiàn)的技術(shù)。在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)難以被發(fā)現(xiàn)的技術(shù)。隱身技術(shù)隱身技術(shù)的出現(xiàn)促使戰(zhàn)場(chǎng)上的軍事裝備向隱身化方向的出現(xiàn)促使戰(zhàn)場(chǎng)上的軍事裝備向隱身化方向發(fā)展發(fā)展, ,如隱身飛

2、機(jī)、隱身導(dǎo)彈、隱身艦艇、隱身軍車(chē)等如隱身飛機(jī)、隱身導(dǎo)彈、隱身艦艇、隱身軍車(chē)等武器裝備的相繼出現(xiàn)武器裝備的相繼出現(xiàn), ,有效地提高了武器裝備的生存能有效地提高了武器裝備的生存能力和突防能力力和突防能力, ,在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中顯示出了巨大的威力。武在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中顯示出了巨大的威力。武器系統(tǒng)的隱身能力可以通過(guò)外形設(shè)計(jì)和使用隱身材料器系統(tǒng)的隱身能力可以通過(guò)外形設(shè)計(jì)和使用隱身材料來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn), ,外形設(shè)計(jì)雖然效果較好外形設(shè)計(jì)雖然效果較好, ,但受到許多條件的制但受到許多條件的制約約, ,所以所以隱身材料隱身材料的發(fā)展和應(yīng)用成為隱身技術(shù)發(fā)展的關(guān)的發(fā)展和應(yīng)用成為隱身技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一鍵因素之一 。在入侵巴拿馬、

3、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以及入侵南聯(lián)盟的戰(zhàn)爭(zhēng)中在入侵巴拿馬、海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以及入侵南聯(lián)盟的戰(zhàn)爭(zhēng)中, ,美美國(guó)的國(guó)的F 117 F 117 戰(zhàn)斗攻擊機(jī)執(zhí)行了幾千架次的空襲任務(wù)戰(zhàn)斗攻擊機(jī)執(zhí)行了幾千架次的空襲任務(wù), ,卻只損失了一架戰(zhàn)機(jī)卻只損失了一架戰(zhàn)機(jī); ;而而B(niǎo) 2 B 2 隱身轟炸機(jī)從美國(guó)本土隱身轟炸機(jī)從美國(guó)本土長(zhǎng)途奔襲到南聯(lián)盟執(zhí)行轟炸任務(wù)卻未受絲毫威脅。創(chuàng)長(zhǎng)途奔襲到南聯(lián)盟執(zhí)行轟炸任務(wù)卻未受絲毫威脅。創(chuàng)造這一奇跡的原因之一就是隱身技術(shù)的應(yīng)用最大限度造這一奇跡的原因之一就是隱身技術(shù)的應(yīng)用最大限度地保護(hù)了戰(zhàn)機(jī)地保護(hù)了戰(zhàn)機(jī), ,隱身技術(shù)在提高現(xiàn)代兵器的突防能力方隱身技術(shù)在提高現(xiàn)代兵器的突防能力方面正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用

4、。面正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。F117F117隱形轟炸機(jī)隱形轟炸機(jī)B 2 B 2 隱身轟炸機(jī)隱身轟炸機(jī)空中客車(chē)空中客車(chē)A380 A380 B-2 B-2 轟炸機(jī)轟炸機(jī)900m 2900m 2的外表面的外表面95% 95% 涂覆有一種涂覆有一種具有不同具有不同厚度的韌性隱身涂層厚度的韌性隱身涂層。這種涂層是導(dǎo)電的。這種涂層是導(dǎo)電的, , 每每5 5 年要年要更換一次更換一次, , 在在B-2 B-2 轟炸機(jī)的整個(gè)壽命期內(nèi)轟炸機(jī)的整個(gè)壽命期內(nèi), , 將這種涂將這種涂層剝除并重新涂覆大約要進(jìn)行層剝除并重新涂覆大約要進(jìn)行4 4 次次, , 以保證它的隱身以保證它的隱身特性。特性。此外此外,B-2 ,B

5、-2 轟炸機(jī)大量采用了吸波復(fù)合材料轟炸機(jī)大量采用了吸波復(fù)合材料, ,如機(jī)身表如機(jī)身表面的大部分由吸波的碳纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制成。外翼面的大部分由吸波的碳纖維蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制成。外翼的蒙皮及梁大多采用碳纖維的蒙皮及梁大多采用碳纖維-環(huán)氧復(fù)合材料。環(huán)氧復(fù)合材料。國(guó)外隱身材料發(fā)展歷程國(guó)外隱身材料發(fā)展歷程 國(guó)外隱身技術(shù)及材料研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間國(guó)外隱身技術(shù)及材料研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間, ,起源在德國(guó)起源在德國(guó), ,發(fā)展在美國(guó)并擴(kuò)展到英、法、俄羅斯及發(fā)展在美國(guó)并擴(kuò)展到英、法、俄羅斯及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展日本等發(fā)達(dá)國(guó)家。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展, ,成績(jī)斐然。成績(jī)斐然。從從50 50 年

6、代起年代起, ,美國(guó)開(kāi)展隱身技術(shù)研究美國(guó)開(kāi)展隱身技術(shù)研究, ,經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)2020多年的發(fā)多年的發(fā)展展,70 ,70 年代開(kāi)始研制隱身飛機(jī)年代開(kāi)始研制隱身飛機(jī),80 ,80 年代隱身飛機(jī)裝備部年代隱身飛機(jī)裝備部隊(duì)并投入使用?，F(xiàn)已裝備的隊(duì)并投入使用?，F(xiàn)已裝備的F 117AF 117A隱形攻擊機(jī)、隱形攻擊機(jī)、B B 2 2 戰(zhàn)略轟炸機(jī)以及新問(wèn)世的戰(zhàn)略轟炸機(jī)以及新問(wèn)世的F 22F 22先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)隱身戰(zhàn)斗機(jī)先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)隱身戰(zhàn)斗機(jī)均采用了不同類(lèi)型的隱身材料均采用了不同類(lèi)型的隱身材料 。俄羅斯的。俄羅斯的S 37 S 37 隱身隱身戰(zhàn)斗機(jī)也已問(wèn)世。這些雷達(dá)隱身戰(zhàn)機(jī)的相繼問(wèn)世標(biāo)志著戰(zhàn)斗機(jī)也已問(wèn)世。這些雷達(dá)隱身戰(zhàn)機(jī)的相

7、繼問(wèn)世標(biāo)志著國(guó)外隱身技術(shù)已進(jìn)入工程發(fā)展階段。國(guó)外隱身技術(shù)已進(jìn)入工程發(fā)展階段。F-22“F-22“猛禽猛禽”戰(zhàn)斗戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)Su-47, Su-47, 先前即是先前即是 S-37 Berkut(S-37 Berkut(金雕金雕) ) 戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)中國(guó)中國(guó) 暗劍無(wú)人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)暗劍無(wú)人駕駛戰(zhàn)斗機(jī) 目前目前, ,世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī)世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī), ,其機(jī)體結(jié)其機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層, ,使其真正具有使其真正具有了隱身功能了隱身功能, ,而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開(kāi)而電磁波吸收型涂料、電磁屏蔽型涂料已開(kāi)始在

8、隱身飛機(jī)上涂裝。美國(guó)、俄羅斯等國(guó)新一代空對(duì)地始在隱身飛機(jī)上涂裝。美國(guó)、俄羅斯等國(guó)新一代空對(duì)地, ,地對(duì)空導(dǎo)彈的隱身正朝著輕質(zhì)、寬頻帶吸波、可噴涂、地對(duì)空導(dǎo)彈的隱身正朝著輕質(zhì)、寬頻帶吸波、可噴涂、熱穩(wěn)定性良好的隱身材料方向發(fā)展。熱穩(wěn)定性良好的隱身材料方向發(fā)展。雷達(dá)隱身材料雷達(dá)隱身材料在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中, ,雷達(dá)是探測(cè)目標(biāo)的最可靠的方法雷達(dá)是探測(cè)目標(biāo)的最可靠的方法, ,因此因此, ,雷達(dá)隱身技術(shù)是隱身技術(shù)的重點(diǎn)。雷達(dá)隱身技術(shù)的核雷達(dá)隱身技術(shù)是隱身技術(shù)的重點(diǎn)。雷達(dá)隱身技術(shù)的核心是降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積心是降低目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積, ,其技術(shù)途徑主要有兩其技術(shù)途徑主要有兩條條: :一是通過(guò)目標(biāo)

9、的外形設(shè)計(jì)降低散射面積一是通過(guò)目標(biāo)的外形設(shè)計(jì)降低散射面積; ;二是目標(biāo)二是目標(biāo)應(yīng)用雷達(dá)吸波材料達(dá)到降低散射面積應(yīng)用雷達(dá)吸波材料達(dá)到降低散射面積 。目標(biāo)的外形技。目標(biāo)的外形技術(shù)不僅受到戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的限制術(shù)不僅受到戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)的限制, ,而且使目標(biāo)的生產(chǎn)難而且使目標(biāo)的生產(chǎn)難度大、耗資多度大、耗資多, ,所以研究和開(kāi)發(fā)高性能的雷達(dá)吸波材料所以研究和開(kāi)發(fā)高性能的雷達(dá)吸波材料成為隱身技術(shù)領(lǐng)域中的重大課題。成為隱身技術(shù)領(lǐng)域中的重大課題。早在二戰(zhàn)期間早在二戰(zhàn)期間, ,德國(guó)就在潛艇上應(yīng)用雷達(dá)吸波材料德國(guó)就在潛艇上應(yīng)用雷達(dá)吸波材料, ,以以躲避盟軍的雷達(dá)探測(cè)。在六七十年代躲避盟軍的雷達(dá)探測(cè)。在六七十年代, ,美

10、國(guó)在美國(guó)在SR - 71 SR - 71 高空高速偵察機(jī)上涂敷了雷達(dá)吸波材料。到現(xiàn)在雷達(dá)高空高速偵察機(jī)上涂敷了雷達(dá)吸波材料。到現(xiàn)在雷達(dá)吸波材料已有十多種吸波材料已有十多種, ,如果按材料成型工藝和承載能力如果按材料成型工藝和承載能力, ,可分為可分為涂敷型吸波材料涂敷型吸波材料和和結(jié)構(gòu)型吸波材料結(jié)構(gòu)型吸波材料兩種。兩種。涂敷型吸波材料涂敷型吸波材料涂敷型吸波材料是將吸收劑與粘結(jié)劑混合后涂敷于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(biāo)表面成吸波涂層目標(biāo)表面成吸波涂層, ,因其吸波性能優(yōu)異和工藝簡(jiǎn)因其吸波性能優(yōu)異和工藝簡(jiǎn)單而受到世界各國(guó)重視。單而受到世界各國(guó)重視。目前涂敷型吸波材料主要包括目

11、前涂敷型吸波材料主要包括鐵氧體吸波涂料鐵氧體吸波涂料超細(xì)金屬粉末吸波涂料超細(xì)金屬粉末吸波涂料復(fù)合磁性金屬化合物吸波涂料復(fù)合磁性金屬化合物吸波涂料羰基鐵吸波涂料羰基鐵吸波涂料陶瓷吸波涂料陶瓷吸波涂料摻雜高損物吸波涂料摻雜高損物吸波涂料鹽類(lèi)吸波涂料鹽類(lèi)吸波涂料放射性同位素吸波涂料放射性同位素吸波涂料導(dǎo)電高分子吸波涂料導(dǎo)電高分子吸波涂料納米吸波涂料納米吸波涂料稀土元素吸波涂料等。稀土元素吸波涂料等。其中鐵氧體是研究得比較多而且比較成熟的吸波材料。其中鐵氧體是研究得比較多而且比較成熟的吸波材料。例如例如, ,美國(guó)的美國(guó)的F - 117A F - 117A 隱身飛機(jī)隱身飛機(jī)和和“海上陰影海上陰影”號(hào)號(hào)隱

12、隱身艦艇都采用的是一種叫身艦艇都采用的是一種叫“鐵球鐵球”的鐵氧體涂料的鐵氧體涂料 。陶瓷吸波涂料陶瓷吸波涂料也是一種研制較多的吸波材料也是一種研制較多的吸波材料, ,它比它比鐵氧體、復(fù)合金屬粉末等吸波涂料的密度低、吸鐵氧體、復(fù)合金屬粉末等吸波涂料的密度低、吸波性能好波性能好, ,而且還可以有效地減弱紅外輻射信號(hào)。而且還可以有效地減弱紅外輻射信號(hào)。納米材料的興起納米材料的興起, ,使得納米吸波涂料也逐漸成為吸波材料的使得納米吸波涂料也逐漸成為吸波材料的一個(gè)發(fā)展方向。納米材料是指材料組分的特征在納米量級(jí)一個(gè)發(fā)展方向。納米材料是指材料組分的特征在納米量級(jí)(1(1100nm) 100nm) 的材料的

13、材料, ,它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其自身具有量子尺寸它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其自身具有量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、小尺寸和界面效應(yīng)效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、小尺寸和界面效應(yīng), ,金屬、金屬金屬、金屬氧化物和某些金屬材料的納米級(jí)超微細(xì)粉末在細(xì)化過(guò)程中氧化物和某些金屬材料的納米級(jí)超微細(xì)粉末在細(xì)化過(guò)程中, ,處于表面的原子數(shù)越來(lái)越多處于表面的原子數(shù)越來(lái)越多, ,增大納米材料的活性增大納米材料的活性, ,在電磁在電磁場(chǎng)的輻射下場(chǎng)的輻射下, ,原子、電子運(yùn)動(dòng)加劇原子、電子運(yùn)動(dòng)加劇, ,促使磁化促使磁化, ,使電磁能轉(zhuǎn)化使電磁能轉(zhuǎn)化成熱能成熱能, ,從而從而增加了對(duì)電磁波的吸收增加了對(duì)電磁波的吸收。納米吸波涂料是一種。納米

14、吸波涂料是一種非常有發(fā)展前途的吸波涂料非常有發(fā)展前途的吸波涂料 。結(jié)構(gòu)型吸波材料結(jié)構(gòu)型吸波材料吸波材料的另一大類(lèi)是結(jié)構(gòu)型吸波材料吸波材料的另一大類(lèi)是結(jié)構(gòu)型吸波材料 , ,它是一種多功它是一種多功能復(fù)合材料能復(fù)合材料, ,具有承載和減小雷達(dá)反射截面的雙重功能具有承載和減小雷達(dá)反射截面的雙重功能, ,是一種非常有發(fā)展前途的吸波材料。是一種非常有發(fā)展前途的吸波材料。結(jié)構(gòu)型吸波材料結(jié)構(gòu)型吸波材料主要包括主要包括碳纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料碳碳碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料含鐵氧體的玻璃鋼材料含鐵氧體的玻璃鋼材料充填石墨的復(fù)合材料充填石墨的復(fù)合材料玻塑材料玻塑材料碳化硅纖維復(fù)合材料碳化硅纖維復(fù)合材料混雜纖維增強(qiáng)復(fù)

15、合材料混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料特殊碳纖維增強(qiáng)的碳特殊碳纖維增強(qiáng)的碳熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)手征復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)手征復(fù)合材料等國(guó)外國(guó)外結(jié)構(gòu)吸波材料結(jié)構(gòu)吸波材料已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段。美國(guó)的先已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段。美國(guó)的先進(jìn)隱身戰(zhàn)斗轟炸機(jī)進(jìn)隱身戰(zhàn)斗轟炸機(jī)F - 117 F - 117 、戰(zhàn)略轟炸機(jī)、戰(zhàn)略轟炸機(jī)B -2 B -2 、戰(zhàn)斗機(jī)戰(zhàn)斗機(jī)YF - 22 YF - 22 、YF - 23 YF - 23 、F - 22F - 22以及先進(jìn)巡以及先進(jìn)巡航導(dǎo)彈上都大量采用了航導(dǎo)彈上都大量采用了碳纖維、碳碳纖維、碳/ Kevlar / Kevlar 纖纖維或碳維或碳/ /

16、玻璃纖維混雜纖維玻璃纖維混雜纖維作為增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)作為增強(qiáng)材料的結(jié)構(gòu)吸波材料吸波材料 。美國(guó)在美國(guó)在1991 1991 年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中使用了年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中使用了F- 117 F- 117 隱身戰(zhàn)斗隱身戰(zhàn)斗機(jī)機(jī), ,出動(dòng)出動(dòng)1000 1000 多架次無(wú)一受損多架次無(wú)一受損, ,取得了很好的戰(zhàn)績(jī)。取得了很好的戰(zhàn)績(jī)?！半[身隱身”用的特種碳纖維用的特種碳纖維與傳統(tǒng)的碳纖維不同與傳統(tǒng)的碳纖維不同, ,特種碳特種碳纖維的截面不是圓形的纖維的截面不是圓形的, ,而是有棱角的三角形、四方形而是有棱角的三角形、四方形或多角形截面碳纖維或多角形截面碳纖維, ,用這種非圓形特種碳纖維與玻璃用這種非圓形特種碳纖維與玻

17、璃纖維混雜編織成三相織物纖維混雜編織成三相織物, ,這種三相織物就象微波暗室這種三相織物就象微波暗室結(jié)構(gòu)一樣結(jié)構(gòu)一樣, ,有許許多多微小的角錐有許許多多微小的角錐, ,具有良好的吸波性具有良好的吸波性能。能。用這樣的特種碳纖維制成結(jié)構(gòu)吸波材料具備隱身用這樣的特種碳纖維制成結(jié)構(gòu)吸波材料具備隱身/ / 結(jié)結(jié)構(gòu)雙重功能構(gòu)雙重功能, ,B - 2 B - 2 隱身轟炸機(jī)隱身轟炸機(jī)的蒙皮就是用這種的蒙皮就是用這種“隱身隱身”特種碳纖維來(lái)制造多層吸波蒙皮特種碳纖維來(lái)制造多層吸波蒙皮, ,既能滿(mǎn)足既能滿(mǎn)足飛機(jī)的機(jī)動(dòng)特性飛機(jī)的機(jī)動(dòng)特性, ,又不會(huì)反射雷達(dá)波又不會(huì)反射雷達(dá)波, ,能起到很好的隱能起到很好的隱身作

18、用身作用 。混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料混雜纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是通過(guò)增強(qiáng)纖維之間一定的混是通過(guò)增強(qiáng)纖維之間一定的混雜比例和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式制造而成的滿(mǎn)足特殊性能要求雜比例和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式制造而成的滿(mǎn)足特殊性能要求或綜合性能較好的復(fù)合材料或綜合性能較好的復(fù)合材料, ,目前該種材料已應(yīng)用于目前該種材料已應(yīng)用于美國(guó)的美國(guó)的B - 2 B - 2 隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)。隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)。碳化硅纖維復(fù)合材料是將碳纖維和碳化硅纖維以不同碳化硅纖維復(fù)合材料是將碳纖維和碳化硅纖維以不同比例比例, ,通過(guò)人工設(shè)計(jì)的方法通過(guò)人工設(shè)計(jì)的方法, ,控制其電阻率控制其電阻率, ,便可制成便可制成耐高溫、抗氧化耐高溫、抗氧化, ,具有優(yōu)異力學(xué)性

19、能和良好吸波性能具有優(yōu)異力學(xué)性能和良好吸波性能的碳化硅的碳化硅碳纖維復(fù)合纖維。碳化硅碳纖維復(fù)合纖維。碳化硅碳纖維復(fù)合纖碳纖維復(fù)合纖維和接枝酰亞胺基團(tuán)與環(huán)氧樹(shù)脂共聚改性為基體組成維和接枝酰亞胺基團(tuán)與環(huán)氧樹(shù)脂共聚改性為基體組成的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)材料, ,具有優(yōu)異的吸波性能。具有優(yōu)異的吸波性能。導(dǎo)電復(fù)合材料導(dǎo)電復(fù)合材料是由在非金屬聚合物或樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)中加是由在非金屬聚合物或樹(shù)脂類(lèi)物質(zhì)中加入導(dǎo)電性纖維或納米級(jí)金屬粉末制成的。當(dāng)雷達(dá)波透入導(dǎo)電性纖維或納米級(jí)金屬粉末制成的。當(dāng)雷達(dá)波透過(guò)時(shí)過(guò)時(shí), ,由于部分能量被吸收由于部分能量被吸收, ,而使反射的雷達(dá)波能量大而使反射的雷達(dá)波能量大大衰減大衰減, ,因而成為有

20、效的吸波材料因而成為有效的吸波材料, ,其吸收頻帶可通過(guò)其吸收頻帶可通過(guò)加入物質(zhì)的種類(lèi)和多少來(lái)調(diào)節(jié)?；烊氲膶?dǎo)電性纖維主加入物質(zhì)的種類(lèi)和多少來(lái)調(diào)節(jié)?；烊氲膶?dǎo)電性纖維主要有聚丙烯腈纖維、鍍鎳的碳纖維、不銹鋼纖維等。要有聚丙烯腈纖維、鍍鎳的碳纖維、不銹鋼纖維等。這種復(fù)合材料可作為飛機(jī)或?qū)椀慕Y(jié)構(gòu)材料。這種復(fù)合材料可作為飛機(jī)或?qū)椀慕Y(jié)構(gòu)材料。不管是涂敷型吸波材料不管是涂敷型吸波材料, ,還是結(jié)構(gòu)型吸波材料均是針還是結(jié)構(gòu)型吸波材料均是針對(duì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)的隱身材料對(duì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)的隱身材料, ,這些吸波材料這些吸波材料主要吸收雷達(dá)輻射出的主要吸收雷達(dá)輻射出的厘米級(jí)電磁波厘米級(jí)電磁波 。然而近幾

21、年。然而近幾年, ,毫米波雷達(dá)和米波雷達(dá)毫米波雷達(dá)和米波雷達(dá)的相繼問(wèn)世的相繼問(wèn)世, ,使雷達(dá)隱身吸波使雷達(dá)隱身吸波材料將向兼容吸收厘米波、毫米波和米波材料將向兼容吸收厘米波、毫米波和米波, ,追求寬頻追求寬頻帶吸收的方向發(fā)展。帶吸收的方向發(fā)展。紅外隱身材料紅外隱身材料隨著紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)紅外探測(cè)器的問(wèn)世隨著紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)紅外探測(cè)器的問(wèn)世, ,紅外探測(cè)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中將占有越來(lái)越重要的地位紅外探測(cè)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中將占有越來(lái)越重要的地位, , 如如海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)擊落的飛機(jī)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)擊落的飛機(jī), , 有有40 %40 %是由紅外制導(dǎo)的是由紅外制導(dǎo)的空空空導(dǎo)彈擊中的空導(dǎo)彈擊中的 。因此。

22、因此, ,紅外隱身材料的研究已成紅外隱身材料的研究已成為繼雷達(dá)吸波材料之后未來(lái)吸波材料研究中的一個(gè)重為繼雷達(dá)吸波材料之后未來(lái)吸波材料研究中的一個(gè)重要內(nèi)容。要內(nèi)容。紅外隱身纖維材料紅外隱身纖維材料是紅外隱身材料的一種是紅外隱身材料的一種, ,是能夠吸是能夠吸收或屏蔽紅外波以達(dá)到隱身作用的功能性纖維材料。收或屏蔽紅外波以達(dá)到隱身作用的功能性纖維材料。根據(jù)其功能根據(jù)其功能, ,紅外隱身纖維材料要求對(duì)紅外波紅外隱身纖維材料要求對(duì)紅外波, ,特別特別是近紅外波有強(qiáng)吸收能力或屏蔽作用。是近紅外波有強(qiáng)吸收能力或屏蔽作用。 國(guó)外由于涉及軍事機(jī)密?chē)?guó)外由于涉及軍事機(jī)密, ,因此有關(guān)紅外隱身纖維的因此有關(guān)紅外隱身纖

23、維的報(bào)道報(bào)道, ,不論期刊還是專(zhuān)刊都很少不論期刊還是專(zhuān)刊都很少; ;國(guó)內(nèi)在這方面的工國(guó)內(nèi)在這方面的工作也很少作也很少, ,在在80 80 年代雖曾有人用可吸收紅外波的染年代雖曾有人用可吸收紅外波的染料或涂料在織物上涂層做成料或涂料在織物上涂層做成野戰(zhàn)迷彩服野戰(zhàn)迷彩服, ,但由于吸收但由于吸收紅外波的效果不夠理想紅外波的效果不夠理想, ,因此也沒(méi)有什么可借鑒之處。因此也沒(méi)有什么可借鑒之處。但由于這種紅外隱身纖維材料的核心就是紅外吸收但由于這種紅外隱身纖維材料的核心就是紅外吸收劑劑, ,而國(guó)內(nèi)外有關(guān)紅外吸收劑的研究已有不少。而國(guó)內(nèi)外有關(guān)紅外吸收劑的研究已有不少。早在早在1990 1990 年年,M

24、asarn Matsuoka,Masarn Matsuoka就指出酞菁化合物是一就指出酞菁化合物是一種好的近紅外吸收劑種好的近紅外吸收劑, ,由酞菁經(jīng)過(guò)反應(yīng)形成的金屬酞菁由酞菁經(jīng)過(guò)反應(yīng)形成的金屬酞菁化合物及其衍生物可吸收化合物及其衍生物可吸收772nm 772nm 以上的近紅外波。以上的近紅外波。D. Setiadi D. Setiadi 等人研究出一種導(dǎo)電聚合物應(yīng)用于自吸收等人研究出一種導(dǎo)電聚合物應(yīng)用于自吸收的熱電傳感器的熱電傳感器, ,其原理是使用一種其原理是使用一種紅外吸收劑紅外吸收劑將入射的將入射的紅外輻射全部吸收紅外輻射全部吸收, ,并把它轉(zhuǎn)變成熱能并把它轉(zhuǎn)變成熱能, ,通過(guò)熱電傳感

25、器通過(guò)熱電傳感器上溫度的升高而檢測(cè)到紅外輻射上溫度的升高而檢測(cè)到紅外輻射, ,在此研究中使用的紅在此研究中使用的紅外吸收劑主要是聚吡咯、聚噻吩。將聚噻吩與聚苯乙烯外吸收劑主要是聚吡咯、聚噻吩。將聚噻吩與聚苯乙烯磺酸鹽在水中混合成膠體懸濁液磺酸鹽在水中混合成膠體懸濁液, ,將其與粘合劑混合應(yīng)將其與粘合劑混合應(yīng)用噴涂或溶液澆鑄的技術(shù)涂敷在熱電感應(yīng)器上用噴涂或溶液澆鑄的技術(shù)涂敷在熱電感應(yīng)器上, ,這樣的這樣的紅外吸收劑能吸收紅外吸收劑能吸收90 %90 %以上的位于以上的位于2 24m 4m 波長(zhǎng)的紅外波長(zhǎng)的紅外線(xiàn)。這種熱電感應(yīng)器顯示出比普通熱電感應(yīng)器具有更高線(xiàn)。這種熱電感應(yīng)器顯示出比普通熱電感應(yīng)器

26、具有更高的靈敏度。的靈敏度。在紅外吸收劑方面在紅外吸收劑方面, ,國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了一定的研究開(kāi)發(fā)工國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了一定的研究開(kāi)發(fā)工作。電子工業(yè)用染料被用作光電體系中有效吸光的關(guān)作。電子工業(yè)用染料被用作光電體系中有效吸光的關(guān)鍵物質(zhì)鍵物質(zhì), ,在激光系統(tǒng)、熱寫(xiě)顯示系統(tǒng)等體系中在激光系統(tǒng)、熱寫(xiě)顯示系統(tǒng)等體系中, ,近紅外近紅外吸收染料被用作激光有效的感光介質(zhì)。這些染料包括吸收染料被用作激光有效的感光介質(zhì)。這些染料包括菁染料、醌染料、酞菁染料、金屬絡(luò)合染料菁染料、醌染料、酞菁染料、金屬絡(luò)合染料, ,它們對(duì)它們對(duì)在在780780830nm 830nm 范圍內(nèi)的近紅外光有強(qiáng)吸收作用范圍內(nèi)的近紅外光有強(qiáng)吸收作用,

27、,摩爾摩爾吸光度大吸光度大, ,從而得到較高的靈敏度從而得到較高的靈敏度 。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在紅外吸收劑方面研究比較多盡管?chē)?guó)內(nèi)外在紅外吸收劑方面研究比較多, ,但將紅外吸但將紅外吸收劑應(yīng)用于纖維或織物的報(bào)道卻比較少。瑞士山德士公收劑應(yīng)用于纖維或織物的報(bào)道卻比較少。瑞士山德士公司的司的Friedrich Friedrich 等人采用五六或六六雜環(huán)化合物的紅外等人采用五六或六六雜環(huán)化合物的紅外吸收劑涂敷于織物上吸收劑涂敷于織物上, ,從而達(dá)到隱身目的。另?yè)?jù)美國(guó)從而達(dá)到隱身目的。另?yè)?jù)美國(guó)防務(wù)新聞防務(wù)新聞(1998. 4. 6(1998. 4. 612) 12) 報(bào)道報(bào)道, ,美國(guó)正在研制一美國(guó)正在研制一種

28、低成本射頻吸波材料種低成本射頻吸波材料, ,可以用作纖維使用可以用作纖維使用, ,明顯降低人明顯降低人體的紅外信號(hào)特征體的紅外信號(hào)特征。但由于涉及軍事機(jī)密。但由于涉及軍事機(jī)密, ,沒(méi)有詳細(xì)報(bào)沒(méi)有詳細(xì)報(bào)道。所以道。所以, ,直到現(xiàn)在還未有將紅外吸收劑加入紡絲中制直到現(xiàn)在還未有將紅外吸收劑加入紡絲中制成紅外纖維隱身材料的報(bào)道成紅外纖維隱身材料的報(bào)道。毫無(wú)疑問(wèn)。毫無(wú)疑問(wèn), ,紅外隱身纖維紅外隱身纖維材料必定是未來(lái)隱身材料的發(fā)展方向。材料必定是未來(lái)隱身材料的發(fā)展方向。隨著雷達(dá)與紅外探測(cè)器性能的提高隨著雷達(dá)與紅外探測(cè)器性能的提高, ,武器裝備面臨的武器裝備面臨的戰(zhàn)場(chǎng)威脅環(huán)境將更加惡劣戰(zhàn)場(chǎng)威脅環(huán)境將更加惡

29、劣, ,對(duì)隱身材料提出了更高的對(duì)隱身材料提出了更高的要求。要求。雷達(dá)隱身材料將向兼容吸收厘米波、毫米波和雷達(dá)隱身材料將向兼容吸收厘米波、毫米波和米波米波, ,追求寬頻帶吸收的結(jié)構(gòu)型吸波纖維材料方向發(fā)追求寬頻帶吸收的結(jié)構(gòu)型吸波纖維材料方向發(fā)展展。而隨著紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)紅外探測(cè)器的。而隨著紅外探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和先進(jìn)紅外探測(cè)器的問(wèn)世問(wèn)世, ,紅外隱身纖維材料的研究也將成為未來(lái)吸波材紅外隱身纖維材料的研究也將成為未來(lái)吸波材料研究中的重點(diǎn)料研究中的重點(diǎn)。多功能隱身材料多功能隱身材料多功能隱身材料是一個(gè)發(fā)展方向多功能隱身材料是一個(gè)發(fā)展方向, ,世界各國(guó)都在開(kāi)世界各國(guó)都在開(kāi)展紅外與雷達(dá)兼容、紅外與激光

30、兼容、激光與雷達(dá)展紅外與雷達(dá)兼容、紅外與激光兼容、激光與雷達(dá)兼容等多功能隱身材料的研究工作兼容等多功能隱身材料的研究工作。紅外紅外/ / 雷達(dá)多功能隱身材料雷達(dá)多功能隱身材料在當(dāng)代軍事探測(cè)和制導(dǎo)技術(shù)中雷達(dá)和紅外是兩種最普在當(dāng)代軍事探測(cè)和制導(dǎo)技術(shù)中雷達(dá)和紅外是兩種最普通和最主要的技術(shù)。通和最主要的技術(shù)。紅外紅外/ / 雷達(dá)雷達(dá)兼容的多功能隱身材兼容的多功能隱身材料在多功能隱身材料的研制中開(kāi)展最早料在多功能隱身材料的研制中開(kāi)展最早, ,報(bào)道最多。報(bào)道最多。紅外紅外/ / 雷達(dá)兼容的多功能隱身材料要求在可見(jiàn)光雷達(dá)兼容的多功能隱身材料要求在可見(jiàn)光和近紅外有偽裝作用和近紅外有偽裝作用, ,對(duì)微波有高吸收

31、低反射對(duì)微波有高吸收低反射, ,在在熱紅外波段有低發(fā)射率。熱紅外波段有低發(fā)射率。目前可應(yīng)用的熱紅外隱目前可應(yīng)用的熱紅外隱身材料和雷達(dá)隱身材料都不能達(dá)到上述要求。身材料和雷達(dá)隱身材料都不能達(dá)到上述要求。紅外紅外/ / 雷達(dá)兼容的隱身原理雷達(dá)兼容的隱身原理從原理上分析從原理上分析, ,研制紅外研制紅外/ / 雷達(dá)兼容的多功能隱身材料雷達(dá)兼容的多功能隱身材料有兩種方法有兩種方法: :一是研制一種材料一是研制一種材料, ,使它同時(shí)具有微波高使它同時(shí)具有微波高吸收、熱紅外低輻射的性能吸收、熱紅外低輻射的性能, ,且兼容可見(jiàn)光和近紅外隱且兼容可見(jiàn)光和近紅外隱身身; ;二是分別研制高性能微波吸收材料和低輻射

32、的紅外二是分別研制高性能微波吸收材料和低輻射的紅外隱身材料隱身材料, ,后將它們復(fù)合后將它們復(fù)合, ,使其復(fù)合后各隱身性能保持使其復(fù)合后各隱身性能保持不變或變化不大。不變或變化不大。兩條技術(shù)途徑從原理上講是可行的兩條技術(shù)途徑從原理上講是可行的, ,但實(shí)施起來(lái)有相但實(shí)施起來(lái)有相當(dāng)大的難度。當(dāng)大的難度。因?yàn)閷?duì)不透明體有能量守恒定律因?yàn)閷?duì)不透明體有能量守恒定律: :+ + R R = 1 = 1 ,為發(fā)為發(fā)射率射率, R , R 為反射率。因此為反射率。因此小小, R , R 就必然大就必然大, ,反之亦反之亦然。然。盡管如此盡管如此, ,由于它們都是波長(zhǎng)的函數(shù)且紅外波與雷達(dá)由于它們都是波長(zhǎng)的函數(shù)且

33、紅外波與雷達(dá)波相差較大波相差較大, ,因此因此, ,找到微波區(qū)反射率小找到微波區(qū)反射率小, ,而熱紅外反而熱紅外反射率大、發(fā)射率小的材料是有可能的。射率大、發(fā)射率小的材料是有可能的。紅外紅外/ / 雷達(dá)兼容隱身材料的種類(lèi)雷達(dá)兼容隱身材料的種類(lèi)目前國(guó)內(nèi)外研制的紅外與微波兼容的多功能隱身材料目前國(guó)內(nèi)外研制的紅外與微波兼容的多功能隱身材料主要有單一型材料和復(fù)合型材料兩種。主要有單一型材料和復(fù)合型材料兩種。單一型材料單一型材料摻雜半導(dǎo)體材料摻雜半導(dǎo)體材料紅外隱身材料中應(yīng)用最多的是金屬材料紅外隱身材料中應(yīng)用最多的是金屬材料, ,金屬材料雖金屬材料雖有良好的紅外反射性能有良好的紅外反射性能, ,但不利于雷

34、達(dá)隱身。因此研但不利于雷達(dá)隱身。因此研制兼容性良好的單一型的紅外制兼容性良好的單一型的紅外/ / 雷達(dá)隱身材料一直是雷達(dá)隱身材料一直是研究者奮斗的目標(biāo)。摻雜半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)給單一型研究者奮斗的目標(biāo)。摻雜半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)給單一型的紅外的紅外/ / 雷達(dá)隱身材料研制帶來(lái)了一絲曙光。雷達(dá)隱身材料研制帶來(lái)了一絲曙光。德國(guó)專(zhuān)利把半導(dǎo)體材料德國(guó)專(zhuān)利把半導(dǎo)體材料三氧化二銦三氧化二銦粉碎后和基料粉碎后和基料( (漆、漆、樹(shù)脂等樹(shù)脂等) ) 復(fù)合成涂料復(fù)合成涂料, ,半導(dǎo)體材料可以是小棒、六面體半導(dǎo)體材料可以是小棒、六面體和小片和小片( (小片較好小片較好) ,) ,粒度為粒度為1 11000m ,1000m

35、,涂料涂層厚涂料涂層厚度應(yīng)小于微波波長(zhǎng)度應(yīng)小于微波波長(zhǎng), ,可用涂層厚度和半導(dǎo)體粒度來(lái)調(diào)節(jié)可用涂層厚度和半導(dǎo)體粒度來(lái)調(diào)節(jié)吸收率和反射率。為了使紅外隱身和微波隱身更好的吸收率和反射率。為了使紅外隱身和微波隱身更好的兼容兼容, ,還可以做成雙層和多層涂料還可以做成雙層和多層涂料 。導(dǎo)電高聚物導(dǎo)電高聚物導(dǎo)電高聚物主要是聚吡咯、聚苯胺、聚已炔和噻吩。導(dǎo)電高聚物主要是聚吡咯、聚苯胺、聚已炔和噻吩。研究表明導(dǎo)電高聚物電導(dǎo)率研究表明導(dǎo)電高聚物電導(dǎo)率 10 - 4 s/ m 10 - 4 s/ m 時(shí)時(shí), ,無(wú)明無(wú)明顯的微波吸收特性顯的微波吸收特性; ;當(dāng)當(dāng)10 - 4 10 - 4 1 S/ m 1 S/

36、m 1 S/ m時(shí)時(shí), ,材料呈金屬特性材料呈金屬特性, ,具有電磁屏蔽作用。具有電磁屏蔽作用。涂層厚度在涂層厚度在101015m 15m 時(shí)時(shí), ,一些導(dǎo)電高聚物在一些導(dǎo)電高聚物在8 820m 20m 的范圍內(nèi)的紅外發(fā)射率可小于的范圍內(nèi)的紅外發(fā)射率可小于0. 4 0. 4 。導(dǎo)電高。導(dǎo)電高聚物材料重量輕、材料組成可控性好、導(dǎo)電率變化聚物材料重量輕、材料組成可控性好、導(dǎo)電率變化范圍大。作為單一型多功能隱身材料的前景十分樂(lè)范圍大。作為單一型多功能隱身材料的前景十分樂(lè)觀觀, ,等離子體氣懸體等離子體氣懸體等離子體是氣體電離形成的等離子體是氣體電離形成的, ,對(duì)電磁波的傳播有很大的影響。對(duì)電磁波的傳

37、播有很大的影響。如果條件適合如果條件適合, ,它能反射或吸收某一波段的電磁波它能反射或吸收某一波段的電磁波, ,并可衰并可衰減紅外、聲波和抗靜電。所以減紅外、聲波和抗靜電。所以, ,美國(guó)、前蘇聯(lián)等軍事強(qiáng)國(guó)都美國(guó)、前蘇聯(lián)等軍事強(qiáng)國(guó)都在絕密的情況下進(jìn)行該課題的研究。在絕密的情況下進(jìn)行該課題的研究。中國(guó)科技大學(xué)曹金祥等對(duì)該等離子體進(jìn)行測(cè)試中國(guó)科技大學(xué)曹金祥等對(duì)該等離子體進(jìn)行測(cè)試, ,結(jié)果結(jié)果顯示該等離子體不僅對(duì)顯示該等離子體不僅對(duì)3 cm3 cm以上的雷達(dá)波實(shí)現(xiàn)截止以上的雷達(dá)波實(shí)現(xiàn)截止, ,而且也是對(duì)紅外實(shí)現(xiàn)干擾的理想手段。目前而且也是對(duì)紅外實(shí)現(xiàn)干擾的理想手段。目前, ,主要用主要用放射性同位素鍶放

38、射性同位素鍶90 90 、釙、釙210210產(chǎn)生等離子體產(chǎn)生等離子體, ,但放射性但放射性同位素涂層的主要缺陷是對(duì)人體有傷害。同位素涂層的主要缺陷是對(duì)人體有傷害。早在早在20 20 多年前多年前, ,美國(guó)與美國(guó)與Gerneral MotorGerneral Motor公司協(xié)作的幾公司協(xié)作的幾個(gè)單位就開(kāi)始了對(duì)這種等離子體的研究個(gè)單位就開(kāi)始了對(duì)這種等離子體的研究, ,但迄今未見(jiàn)但迄今未見(jiàn)有關(guān)應(yīng)用的報(bào)道有關(guān)應(yīng)用的報(bào)道, ,說(shuō)明其尚未解決實(shí)用的困難。說(shuō)明其尚未解決實(shí)用的困難。隱身煙霧隱身煙霧隱身煙霧不僅能對(duì)付光學(xué)偵察隱身煙霧不僅能對(duì)付光學(xué)偵察, ,還可以干擾雷達(dá)還可以干擾雷達(dá), ,屏蔽屏蔽目標(biāo)的熱紅外

39、輻射目標(biāo)的熱紅外輻射, ,從而大大降低目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)的概率。從而大大降低目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)的概率。美英等國(guó)的坦克、裝甲車(chē)一般都帶有發(fā)煙裝置美英等國(guó)的坦克、裝甲車(chē)一般都帶有發(fā)煙裝置 。它是。它是通過(guò)向發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置中噴射柴油或機(jī)油產(chǎn)生混合氣通過(guò)向發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置中噴射柴油或機(jī)油產(chǎn)生混合氣, ,混合氣排出車(chē)外遇冷空氣混合氣排出車(chē)外遇冷空氣, ,凝結(jié)成微小液滴從而形成煙凝結(jié)成微小液滴從而形成煙霧。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單霧。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, ,煙霧濃度可調(diào)煙霧濃度可調(diào), ,并可并可連續(xù)和多次施放。目前連續(xù)和多次施放。目前, ,可見(jiàn)光和近紅外隱身煙霧技術(shù)可見(jiàn)光和近紅外隱身煙霧技術(shù)已十分成熟已十分成熟, ,并且對(duì)中遠(yuǎn)紅外也有顯著的衰減作用并且對(duì)中遠(yuǎn)紅外也有顯著的衰減作用, ,但但對(duì)雷達(dá)的隱身效果還不太理想。對(duì)雷達(dá)的隱身效果還不太理想。復(fù)合型材料復(fù)合型材料雙層材料雙層材料最常見(jiàn)的是涂敷型雙層材料。一般有微波吸收底層和紅最常見(jiàn)的是涂敷型雙層材料。一般有微波吸收底層和紅外吸收面層組成。外吸收面層組成。德國(guó)研制了一種雙層材料德國(guó)研制了一種雙層材料, ,底