隐形材料课件

隐形材料,设想一下有一件看不见的斗篷，就像哈利波特从他父亲那儿继承来的那件一样，穿上后就能神奇地隐身！再设想一下海边有一个炼油厂，可是你却看不见它，一点不影响海边的美丽风景！你认为这是天方夜谭？英国和美国的研究人员却说，现在可以做到这一点了。,制作人李沅铮（学号0906060207）无机二班零九年十二月,什么是隐形材料,隐形材料的概念狭义的：通过某种特殊的材料（所称的隐形材料）使物体达到视觉上的不可见（即隐形）。广义的隐形材料的概念：通过某种特殊的材料（所称的隐形材料）减弱或吸收物体对外界的辐射（波）而使物体无法被探测。,？,隐形材料吸波材料,幻彩隐形涂料,隐形技术并非让人从人间蒸发，而是利用光学原理、电磁原理，使自己在敌人的视觉、光学侦察器材、红外侦察器材前不可见，或与环境融合而不可辨。,！需明确的是：,幻彩隐形涂料幻彩隐形涂料在日常光源下是隐形的，只有在紫光灯下才能显现出来。用幻彩隐形涂料作出的壁画，常光下无任何痕迹，打开紫光灯后会突然呈现出奇妙的画面，使您感受到一种超越时空的视觉效果.,几种隐形材料：,研究人员SteveCummer(左)和DavidSchurig(右)，正在对试验设备进行调试，他们准备对材料的特性进行检测,2.等离子体隐形涂料（抗雷达吸波）,根据BBC报道，科学家宣布他们距离制成可使人类隐身的材料仅有一步之遥。据称，来自加州大学伯克利分校的研究人员开发出了一种新型纳米材料，可使3D物体周围的光线折射后绕过物体，从而达到隐形的效果，研究团队表示今后将有足够大的这种材料出现，可使人类隐身。,F-17隐形战机的隐形原理？,3.红外隐身涂料与红外透明黏合剂,红外隐身涂料以其独特的优点在热红外隐身技术研究中占有重要的地位。为降低热隐身涂料的发射率，既有较低的红外吸收率，又有较好的物理机械性能的红外透明聚合物是较理想的红外隐身涂料黏合剂。现有的对红外高透明的有机黏合剂有聚烯烃类(聚乙烯、氯化聚苯乙烯、乙烯与苯乙烯的共聚物，商品名称为Kraton)，橡胶类(丁基橡胶、氯化橡胶和三元乙丙橡胶)以及其他聚合物(醇酸树脂、环氧树脂等)。其中Kraton在814m范围内，透明度可达08，是比较理想的黏合剂。国内对三元乙丙橡胶进行改性或接枝聚合报道较多。,董延庭等人通过改性方法用丙烯酸树脂单体对聚丁二烯和三元乙丙橡胶线型聚合物进行接枝聚合，对接枝聚合物的发射率、成膜性能和红外光谱特征进行了分析，研制出在红外波段透明性高、发射率低(最低可达019)，且成膜性能优良的高透明红外隐身涂料黏合剂。张梅等人为克服,黏合剂,粘合材料,三元乙丙橡胶(EPDM)其强度低、黏结力小和透气性差等缺点，进行环氧化改性及透气性改进，对红外发射率和织物各项性能进行了测试。结果表明，改性后的乙丙橡胶可以作为织物用伪装涂料黏合剂，并值得做进一步的研究。,与红外透明黏合剂不同，导电高分子可直接提供热隐身效果，因此对制备热隐身涂料具有特殊意义。目前西方国家正在研究电导率随频率分布、红外发射率随时间改变的半导体聚合物，以用于热伪装。导电高分子材料按其组成和导电机理可以分为本征型和复合型。前者指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物，因其加工合成困难、成本高，仍处于研究阶段。所以研究重点为复合型导电高分子材料。其获得方法有两种：在基体聚合物中填充各种导电填料；将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物共混。,4.导电或半导体高分子材料,导体与半导体高分子参数模型,5.紫外线荧光隐形油墨,紫外线荧光隐形油墨分为长、短波荧光。长波荧光油墨有隐形无色或有色两种。前者在通常情况下为白色或无色，印刷在纸张或塑料薄膜上不显示颜色，在紫外光或验钞机下不同品种会显示出不同的颜色，有红色、黄色、绿色、蓝色等不同种类。,紫外荧光颗粒,建模软件被广泛应用于让事物隐藏的现象显露出来显示在产品或过程中，无法由眼睛或者仪器探测到的场或流动。然而杜克大学的研究小组向反方向着手：通过COMSOLMultiphysics的帮助，他们的的模型说明了，制造出使物体不可见的隐形材料是可行的1。基于材料的特殊性质，研究人员建立了一个“隐形斗篷”的计算机模型，这将使得物体在某种频率下隐形。成功地对模型进行模拟并进行了测试。建模方法和步骤研究小组有着丰富的数学建模经验，第一个模拟结果跟随伦敦大学的SirJohnPendry教授以及两位杜克大学的教授DavidSchurig和DavidSmith，一起发表了论文，讲述了薄壳材料可以使得电磁波弯曲的理论特性，这将使得薄壳与置于其内的任何物质不可见。所需的具有这些电磁场特性的薄壳,引申与拓展,材料尚未在自然界中被发现，而十年前尚未有能力制造此类材料。但如研究小组所知，拥有特殊与复杂电磁场特性的工程材料，正以相当快的速度增加。现在知道如何设计由金属构成的“隐形材料”，其特征与拥有随方向位置变化、或为左手材料（介电常数与磁导率为负值）的连续材料相对类似。然而因为极高的灵敏度，早期无法成功制作出此材料。如无法建立一个拥有完全正确特性、几乎与理论相同的材料，则此材料将派不上用场。研究小组开始反问自己，他们要做的是否类似于“尝试在细针上谋取平衡”，或许可以容许误差？真正成功的建立期望模型的难度有多高？而最后若无法在软件上满足材料的特性，则此方法是否可行？数值模拟在探测这些问题上是相当出色的工具，因为材料并非完美，如实际实验中不可避免的问题，能否纳入到考虑之中。若能完全在COMSOLMultiphysics中模拟理想与非理想的情况，则就有机会在实验中论证屏蔽的可能性。,吸波材料的研究是隐身技术发展的关键，是当代隐身技术发展的重点方向之一，而吸波剂质量的好坏决定了吸波材料的性能。在讨论吸波材料工作原理的基础上,阐述了国内外无机类吸波剂的研究进展，重点介绍了铁系、碳系和陶瓷类等无机类吸波剂的研究状况，并讨论了各种吸波剂的吸波性能。传统的铁系、陶瓷类和新型的碳系吸波剂由于密度大、吸收频段窄等问题使其应用受到限制，并对此指出了今后的发展方向。,隐形材料的本质吸波材料！,吸波材料通过把电磁波转化为其它形式的能量来降低目标的雷达散射截面,从而实现目标隐身的目的.频率选择表面(FSS)是一种具有二维周期性结构的滤波结构,主要在滤波器上使用.在总结了吸波材料作用原理和FSS结构分析方法的基础上,介绍了FSS结构和吸波材料复合构成的隐身技术的研究进展.,吸波原理？,吸波原理是一种很有效的微波吸收理论，利用这一原理，我们可以设计出任一频率电磁波的吸收材料。但事实上，我们还需考虑更深层次的问题，因为我们发现单凭这一原理是很难制造出实用的吸波材料。原因很简单，假设入射电磁波是1GHz频率的电磁波，根据公式，我们不难得到其波长为300mm,其四分之一是75mm，对于这么厚的吸波材料在绝大多数场合我们是很难应用的，且价格也是接受不了的。这时我们不得不更深层次地讨论问题。根据波的折射、反射原理，我们发现波的折射和反射系数跟空气和入射材料介质的性质有很大关系,因此我们只需要控制材料的介电常数和磁导率，使其乘积值大于1，就可以减少材料的厚度，制成我们实际可以应用的吸波材料。因而真正的吸波材料技术也就成了控制材料介电常数和磁导率的技术。当吸波材料的有效厚度d一定时,则一定能吸收一定频率的波长，然而人们发现当波长发生变化时，吸波材料的总反射率就会急速上升，使得这种吸波材料工作频带很窄。如“Salisburyscreen”，这是一种单波段吸波材料，其吸波特性是在某一对应的中心频率有一强吸收峰,而这个有效吸波频带的宽度是很窄的。许多薄层吸波涂层以公式(1)进行设计，同样干涉原理也可以用于结构吸波材料的设计。例如,在多层夹芯结构吸波材料(由复合面板、夹芯和衰减片组成)中,控制衰减片(起主要的吸波作用)的阻抗和衰减片之间的距离,使各次反射波相位相反,就可以产生相消干涉,从而衰减反射波的能量。最后，我们不妨指明一下，对于任何材料的可应用性还包裹材料的物理和机械性能，吸波材料也不例外。对于这种有效性，人们的常用办法是在不同基体材料添加有效粒子成份的办法来制造吸波材料，因而吸波材料制造技术的研究实际上在研究填充粒子的种类、密度同使用电磁波频段的关系，辅以结构性和基材的研究以及在窄频和宽频应用时吸收能效考虑的综合的实验型技术。,日前，英国科学家研制出一种纳米合成材料，该材料在可见光的范围内无法被人体的肉眼所察觉到，从而达到隐形的效果。效果图中国网7月18日报道据探索发现网站报道，英国科学家最近研制出一种纳米合成材料，该材料在可见光的范围内无法被人体的肉眼所察觉到，从而达到隐形的目的。据报道，这种隐形材料是由来自伦敦大学帝国理工学院（ImperialCollegeLondon）的科学家们研究出来的。他们已经将这一最新的研究成果公布在网站上。网站是美国洛斯阿拉莫斯核物理实验室的,当前发展概况！,隐形毛毯,论文预印本服务器，也是全世界物理学研究者最重要的交流工具，几乎覆盖了全部的物理学领域。在这个网站上他们对隐形材料的功能和原理进行了详细的描述。该小组的负责人约翰潘德瑞（JohnPendry）介绍说，我们之所以能看见其他东西，是因为有光的存在。想要隐形，首先应该弄明白为什么我们会被别人看见。当太阳或电灯射出光线后，后者沿直线传播，直至遇到某一物体或人。这时，光线会被障碍物阻挡而发生反射（就像一只皮球碰到墙壁后反弹回来一样），射向各个方向。当反射光线射入一位观察者眼中，他就可以看见这个障碍物了。另外，对于观察者来说，这个障碍物也挡住了它身后物体所反射的光线。这使观察者无法看到障碍物后面的东西，同时也使他确认，在树木和他本人之间有一个障碍物的存在！也就是说，我们之所以能看得见东西，是因为有障碍物阻挡了光线的直射，光线反射到我们眼睛后告诉我们这里有个物体存在。约翰潘德瑞指出，既然如此，只要我们人类的肉眼无法感知到这种光线的发射，就可以实现隐形了。根据这一原理，他指出可见光是在光谱的一定范围内的，而超出这个范围之外的光线人眼是无法感知到的。一般来说，,只要波长比可见光波长小的光线，人眼就无法看到。因此，他们运用纳米技术设计出一种超常介质（Metamaterials），这种介质是由很多层特殊的硅材料制成的，当光线没经过这一层层硅材料时，光线就会有不同的反射和折射，最后回到人眼里就变成波长很小的光线，而人眼无法无法感知到这种光线，因此也就达到了隐形的目的了。他还以海市蜃楼为例对这个现象进行了解释。当太阳光照射到沙漠的时候，沙漠表面的温度开始慢慢升高，但每个空气层的温度都不一样，当天空中的光线传递到这里的时候，光线经过的多次反射和折射，最后就形成了我们看到的海市蜃楼，这也是光线欺骗了我们。而隐形材料和海市蜃楼唯一不同的是，这种反射是在人为控制下完成的，而且反射后到人们眼睛中的光线波长变小了，人们的肉眼无法看到这种光。实际上，也是光线在和我们开玩笑。不过约翰潘德瑞也承认，现实和理论是有差距的。但是，他相信只要足够的资金，这种隐形材料在未来两到三年内便可应用于现实。到那个时候，有一个隐形毛毯悬挂在自家的院子里，然后躺在上面接受别人惊奇的目光也是一件很有意思的事情,“超材料”,美國杜克大學的科學家稱，他們使用“超材料”研制出使光線彎曲的新材料，朝制造隱形設備的目標邁出了關鍵性一步。該材料除了應用於軍事外，也可能會讓移動設備的通信更加清晰。該研究發表在最新一期科學雜志上。超材料（Metamaterial）是指具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料，理論學家認為，超材料能夠被用來制造各種各樣的隱形裝置，這些裝置能使物體周圍的光等電磁波“繞道而行”，使物體變得不可見。研究人員將10000多個超材料制成的玻璃纖維片平行地置於一個電路板上制造出了新材料，其更容易制造並且帶寬更寬。,在實驗過程中，研究人員讓微波透過新的隱形材料射在一個平面鏡的表面，隱形材