河北佳發(fā)新材料科技有限公司
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眾所周知,目標(biāo)的可探測性受到探測波長和目標(biāo)物體的相對(duì)大小的影響。如果波長比目標(biāo)短得多,就很容易得到雷達(dá)反射信號(hào)。納米隱身材料中的納米粒子大小在10-10-10-7m 范圍內(nèi),遠(yuǎn)小于普通探測雷達(dá)的波長,因此納米材料對(duì)雷達(dá)波的傳播要比普通材料強(qiáng)得多,這大大降低了雷達(dá)波的反射率,使探測儀器接收到的信號(hào)非常微弱,從而達(dá)到雷達(dá)隱身的效果。

此外,納米材料的電磁特性還可以吸收入射電磁波,進(jìn)一步降低目標(biāo)的雷達(dá)特性。從使用形式上看,納米雷達(dá)吸波材料屬于隱身材料的一個(gè)范疇,可分為涂層型和結(jié)構(gòu)型。涂層雷達(dá)吸波材料(也稱雷達(dá)吸波涂層)是涂覆在武器裝備表面的一種吸波材料,可以將雷達(dá)波吸收的電磁能量轉(zhuǎn)化為熱能并耗散掉,或者使電磁波通過干涉相互抵消,從而減少電磁波的反射。這類納米隱身材料主要包括:納米金屬及其合金隱身吸波材料、納米金屬氧化物隱身吸波材料、過渡金屬硫化物隱身吸波材料、納米陶瓷隱身吸波材料、納米導(dǎo)電聚合物、納米金屬與絕緣介質(zhì)復(fù)合隱身吸波材料等。目前涂層隱身材料中,納米材料常用于碳、鐵氧體、碳化硅體系,國內(nèi)外都有研究。
結(jié)構(gòu)型吸波材料的吸波功能是通過研究微波吸收劑對(duì)電磁波信息進(jìn)行分析損耗而實(shí)現(xiàn)的。微波吸收劑按照企業(yè)吸收作用機(jī)理我們可以發(fā)展分為一個(gè)電阻型、電介質(zhì)型和磁介質(zhì)型。電阻型吸收劑主要就是通過與電場的相互作用來學(xué)習(xí)吸收電磁波,將入射的電磁波能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能進(jìn)而降低損耗電磁波。按吸波復(fù)合建筑材料管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式存在不同,結(jié)構(gòu)吸波材料又可分為以下兩類:層板型吸波材料和夾層型吸波材料。
單層TPU/碳纖維復(fù)合板不是一個(gè)有效的雷達(dá)隱身技術(shù)材料,因?yàn)闆]有它們的RL值在X波段高于-10 dB。因此,通過研究遺傳分析算法的方法,設(shè)計(jì)了多層(兩層,三層和四層)復(fù)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以在該頻率范圍內(nèi)企業(yè)獲得發(fā)展更高的微波進(jìn)行吸收其他性能。多層建筑設(shè)計(jì)和建模教學(xué)工作結(jié)果表明,總厚度為4.8mm的四層復(fù)合納米材料方面具有非常出色的微波吸收以及性能,在X波段的EAA為6.98–13.415GHz。
紅外隱身納米材料
紅外隱身材料技術(shù)通過隔熱、傳熱材料和低發(fā)射率涂層等手段改變目標(biāo)的紅外線特性,從而削弱目標(biāo)的特征信號(hào)。納米粒子的比表面積比常規(guī)粒子大3-4數(shù)量級(jí),紅外線的吸收率也比常規(guī)尺寸材料大得多,電導(dǎo)率、高頻介質(zhì)和滯后損失發(fā)生在電磁波和隱形材料之間,使電磁波能量衰減,探測能力下降,從而降低目標(biāo)被紅外探測設(shè)備觀測到的概率和目標(biāo)被識(shí)別的概率。納米材料在紅外隱身涂層材料中的應(yīng)用可以明顯提高目標(biāo)的紅外隱身性能。研究發(fā)現(xiàn),具有高介電常數(shù)的金屬和半導(dǎo)體材料是最重要的低發(fā)射率材料,因?yàn)樗鼈兙哂刑厥獾奈⒂^結(jié)構(gòu)、粒子形態(tài)和取向分布,能夠有效地反射電磁波。
低紅外發(fā)射率的纖維薄膜因其輕便、柔韌和多功能性,有望用于紅外隱身服裝、背包和帳篷。清華大學(xué)的K. Y. Fang等人通過靜電紡絲技術(shù)成功制備了聚偏氟乙烯(PVDF)和單壁碳納米管(PVNT)改性的PVDF纖維膜(命名為002FPVDF)。用金納米粒子進(jìn)一步修飾PVDF SWNT膜,分別命名為Au-PVDF和Au-SWNT膜。薄膜的紅外發(fā)射率在2-22微米的波長范圍內(nèi)..PVDF、SWNT、金-PVDF和金-SWNT薄膜的紅外發(fā)射率分別為0.82、0.77、0.76和0.68。結(jié)果表明,金納米粒子的改性能有效降低PVDF或SWNT纖維膜的紅外發(fā)射率,使其在紅外隱身偽裝中的應(yīng)用成為可能。
聲隱身納米材料
聲波隱身技術(shù)是通過進(jìn)行調(diào)節(jié)能力目標(biāo)的聲波輻射特性,減少企業(yè)目標(biāo)的噪聲,從而不斷減小被聲波探測系統(tǒng)設(shè)備能夠發(fā)現(xiàn)的概率,在艦艇、船舶的隱身技術(shù)中廣泛發(fā)展應(yīng)用。一般我們來說,填料能使高聚物的玻璃化溫度逐漸上升,阻尼峰半寬溫度以及增加,無機(jī)填料加入高聚物中可以更加具有中國更好的阻尼性能。其中,以納米材料管理作為填料制備成的吸聲阻尼聚合物復(fù)合建筑材料是聲波隱身材料中的重要問題研究主要方向。
激光隱身納米材料
激光隱形瞄準(zhǔn)0.5% 。93mm、1.06 ΜM、1.54 ΜM、10.6 ΜM 等波長的激光隱身,一般稱為近紅外和中紅外波段。目前普通激光探測器的探測頻率主要集中在1.06 μm 和10.6 μm 兩個(gè)波段,其中1.06 μm 是激光器的主要工作波段,也是激光隱身研究的熱點(diǎn)。激光隱身材料是激光低可偵測性技術(shù)的重要手段之一,它可以吸收激光信號(hào),減少激光的反射,并且可以通過改變發(fā)射激光的頻率來引起回波信號(hào)的偏差。納米材料具有高透過率、非線性特性和較大的比表面積,已成為激光隱身材料的研究熱點(diǎn)。
多頻段隱身納米材料
隨著光電探測技術(shù)的飛速發(fā)展,武裝目標(biāo)將不得不同時(shí)面臨激光測距與制導(dǎo)、紅外、雷達(dá)與可見光成像探測與制導(dǎo)的威脅,單一的激光、紅外、雷達(dá)、可見光隱身材料已難以在對(duì)抗中發(fā)揮真正的作用。例如,激光隱身和紅外復(fù)合隱身之間就存在著矛盾。因?yàn)榧す怆[身要求目標(biāo)具有低反射率和高吸收率,而紅外隱身要求目標(biāo)具有低發(fā)射率。根據(jù)基爾霍夫電路定律,在熱力學(xué)平衡條件下,不透明物體的發(fā)射率和吸收率在數(shù)值上是相等的,因此它必須在滿足激光隱身要求的情況下“出現(xiàn)”在紅外線下。
納米隱身材料因其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)性能成為多波段隱身的熱點(diǎn)材料。