纳米隐身涂层材料.ppt

纳米隐身涂层材料Nano stealthcoatingmaterial 姓名 全华锋学号 2012700815完成日期 2015 6 4 主要内容 一 背景介绍 一 背景介绍 隐身技术始于第二次世界大战 作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段 已成为集陆 海 空 天 电五维一体的现代多维战争中极为重要和有效突防的战术技术手段 被当今世界各国视为重点开发的军事高新技术 尤其是随着雷达探测技术的发展 原有的隐身技术面临着很大的挑战 迫切需要厚度薄 质量轻 频带宽 功能多的新型隐身材料以降低日益发展的反隐身技术风险 而纳米隐身材料成为其中的关键之一 二 隐身技术的简介 二 隐身技术的简介 什么是隐身技术 隐身技术是指通过降低目标可探测信号的特征 从而减小目标被敌方各种探测设备发现概率的综合性技术 RCS 二 隐身技术的简介 隐身飞机隐形化的技术途径 实战案例 1991年 F 117A在海湾战争中打响了对伊空袭的第一枪 1999年 参与科索沃战争中对南联盟的轰炸任务 各国先后发展起来的隐身飞机 F 22 猛禽 是一种采用菱形机头设计和DSI进气道的单座 双发动机 双垂直尾翼的重型隐身战斗机 是第五代超音速战斗机的典型代表 歼20是中国第五代隐身重型歼击机 采用翼身融合 DSI两侧进气道 全动垂尾 带边条翼的鸭式气动布局 该机于2010年10月14日完成组装 2010年11月4日进行首次滑跑试验 按材料损耗机理 吸波材料可分为电损耗型和磁损耗型 电损耗型包括电阻型和电介质型两种 按吸收机理 吸波材料可分为吸收型和干涉型两类 按化学成分 吸波材料可分为无机吸波材料和有机高分子吸波材料 隐身材料的分类 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 吸波的基本原理 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 三 纳米隐身材料的原理及应用 三 纳米隐身材料的原理及应用 纳米隐身材料的性质 量子隧穿效应 纳米隐身材料的优越性 纳米隐身材料的性质 1 表面与界面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化 纳米隐身材料的性质 2 小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长或德布罗意波长及超导态的相干长度等物理特征尺寸相当或更小时 它的周期性边界被破坏 从而使其声 光 电 磁 热力学等性能呈现出 新奇 的现象 纳米隐身材料的性质 3 量子尺寸效应当粒子的尺寸达到纳米量级时 费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级 当能级间距大于热能 磁能 静电能 静磁能 光子能或超导态的凝聚能时 会出现纳米材料的量子效应 从而使其磁 光 声 热 电 超导电性能变化 纳米隐身材料的性质 4 宏观量子隧道效应微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应 纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应 它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化 这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应 三 纳米隐身材料的原理及应用 隐身材料按其吸波机制可分为电损耗型与磁损耗型 电损耗型隐身材料包括SiC粉末 SiC纤维 金属短纤维 钛酸钡陶瓷体 导电高聚物以及导电石墨粉等 磁损耗型隐身材料包括铁氧体粉 羟基铁粉 超细金属粉或纳米相材料等 纳米隐身材料的隐身机理 随着颗粒尺寸的减小 特别是达到纳米级后 电导率很低 材料的比饱和磁化强度下降 但磁化率和矫顽力急剧上升 其在细化过程中 处于表面的原子数越来越多 增大了纳米材料的活性 因此在一定波段电磁波的辐射下 原子 电子运动加剧 促进磁化 使电磁能转化为热能 从而增加了材料的吸波性能 一般认为 其对电磁波能量的吸收由晶格电场热振动引起的电子散射 杂质和晶格缺陷引起的电子散射以及电子与电子之间的相互作用三种效应来决定 四 纳米隐身材料的发展现状 四 纳米隐身材料的发展现状 美 俄 法 德 日等国都把纳米材料作为新一代雷达吸波材料进行探索 研究 美国已研制出一种称作 超黑粉 的纳米吸波材料 该材料对雷达波的吸收率高达99 目前正在研究覆盖厘米波 毫米波 红外 可见光等波段的纳米复合材料 法国最近研制成功一种宽频吸波调制周期纳米薄膜涂层 该纳米涂层磁导率的实部和虚部在0 1 10GHz宽频带内均大于6 与粘结剂复合制备的吸波涂层在50MHz 50GHz频率范围内具有良好的吸波性能 纳米薄膜或纳米多层膜具有优异电磁性能 适合于隐身材料宽带优化设计 四 纳米隐身材料的发展现状 我国纳米科技研究始于20世纪80年代末 目前的研究主要集中在纳米材料的合成和制备 扫描探针显微学 分子电子学以及极少数纳米技术的应用等方面 由于科研条件的限制 总体上与发达国家仍然存在很大差距 国内一些研究机构和生产单位在民用纳米涂料合成和应用方面取得了一定的成果 但在隐身方面报道极少 研究者更少 五 纳米隐身材料的前景展望 五 纳米隐身材料的前景展望 宽频化 目前的反雷达探测隐身技术主要是针对厘米波段雷达 覆盖的频率段有限 复合化 根据目前吸波材料的发展状况 一种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术所提出的 薄 轻 宽 强 的综合要求 因此需要将多种吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳隐身效果 如铁磁性Mn Zn Ni Zn铁氧体与铁电性BaTiO3