吸波复合材料

1、本课件纯属科普性质，希望大家对此能有初步了解就可以了！本课件纯属科普性质，希望大家对此能有初步了解就可以了！吸波材料的研究是军事隐身技术领域中的前沿课题之一吸波材料的研究是军事隐身技术领域中的前沿课题之一, ,其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征探测特征, ,在海湾战争和科索沃战争中隐形轰炸机的威力在海湾战争和科索沃战争中隐形轰炸机的威力给人以深刻的印象。当今电子工业迅速发展给人以深刻的印象。当今电子工业迅速发展, ,电磁辐射已电磁辐射已成为一种新的环境污染成为一种新的环境污染, ,吸波材料在环保中也有其重要作吸波材料在环保中

2、也有其重要作用用, ,因此开展吸波材料研究无论是军事还是民用都有深远因此开展吸波材料研究无论是军事还是民用都有深远意义。美国从意义。美国从2020世纪世纪5050年代开始研究吸波隐身技术年代开始研究吸波隐身技术,20,20世世纪纪7070年代中期转入秘密研究阶段年代中期转入秘密研究阶段, ,在战机、巡航道弹、坦在战机、巡航道弹、坦克战车、舰艇等军事战斗设备上同时开展吸波隐身研究克战车、舰艇等军事战斗设备上同时开展吸波隐身研究, ,欧洲、日本、前苏联也相继开展了这方面的研究。欧洲、日本、前苏联也相继开展了这方面的研究。2020世世纪纪9090年代以来年代以来, ,世界各国开展吸波隐身技术研究已成

3、为电世界各国开展吸波隐身技术研究已成为电子对抗战的关键内容之一。子对抗战的关键内容之一。近年来近年来, ,吸波复合材料的研究吸波复合材料的研究日趋火热。日趋火热。隐身材料声隐身材料:包括吸声材料，隔声材料，消声材料等，主要用于潜艇的螺旋桨和外壳的消声瓦，避开敌方的声纳系统。红外隐身材料就是要降低物体的红外辐射或者使物体的红外辐射与背景基本达到一致，难以被敌人的红外探测器发。红外隐身材料主要用于飞机蒙皮，坦克外壳等部位。可见光隐身材料一般采用颜色与环境一致的保护色材料，形成与背景颜色接近的迷彩图案，用于战斗机、坦克、装甲车等军用装备。激光隐身材料用来对抗激光制导武器、激光雷达等，这些材料对激光的

4、反射率低而吸收率高。雷达隐身材料（也称吸波材料）能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。听不见听不见看不见看不见早期应用：早期应用：使用吸波材料的使用吸波材料的SR-71SR-71黑鸟侦察机黑鸟侦察机F-117AF-117A（夜鹰）战斗机在海湾战争中（夜鹰）战斗机在海湾战争中取得的巨大成绩促使吸波材料快速的取得的巨大成绩促使吸波材料快速的发展。发展。f-22f-22猛禽隐形战斗机猛禽隐形战斗机波兰隐形坦克波兰隐形坦克B2B2隐形轰炸机隐形轰炸机吸波材料是指能够吸收衰减入射的电磁波吸波材料是指能够吸收衰减入射的电磁波, ,并并将其电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因将其电

5、磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料。干涉而消失的一类材料。吸波材料一般由基体材料与损耗介质复合而成吸波材料一般由基体材料与损耗介质复合而成，研究内容包括基体材料、损耗介质和成型工艺研究内容包括基体材料、损耗介质和成型工艺的设计，其中损耗介质的性能、数量及匹配选的设计，其中损耗介质的性能、数量及匹配选择是吸波材料设计中的重要环节。择是吸波材料设计中的重要环节。粘结复合吸波材料铁氧体复合泡沫角锥吸波复合材料的基本物理原理是材料对入射吸波复合材料的基本物理原理是材料对入射电磁波实现有效吸收电磁波实现有效吸收, ,将电磁波能量转换为热将电磁波能量转换为热能或其他形式的能量而耗散掉。

6、能或其他形式的能量而耗散掉。吸波复合材料吸波复合材料按研究时期按研究时期按材料成型工艺和承按材料成型工艺和承载能力载能力按材料吸收原理按材料吸收原理按材料损耗机理按材料损耗机理吸波材料种类复杂，发展至今已有十多种，按不同的标准，有吸波材料种类复杂，发展至今已有十多种，按不同的标准，有不同的分类方法，主要有以下四种分类方式：不同的分类方法，主要有以下四种分类方式：传统型吸波材料传统型吸波材料新型吸波材料新型吸波材料结构型吸波材料结构型吸波材料涂敷型吸波材料涂敷型吸波材料干涉型吸波材料干涉型吸波材料吸收型吸波材料吸收型吸波材料电阻损耗型电阻损耗型介电损耗型介电损耗型磁损耗型磁损耗型电阻型吸波材料电

7、介质型吸波材料磁介质型吸波材料材料举例：特种碳纤维、碳化硅纤维、导电高聚物、石墨原理：电磁能主要衰减在材料电阻上，以热能形式散发掉。特点：有密度低、强度高、耐高温, 但其吸波性能较差、吸波频带较窄. 材料举例：钛酸钡之类原理：依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化等驰豫、衰减电磁波。特点：很强的压电效应，即当晶体发生机械形变时会产生极化，而在相对的界面上产生异号的极化电荷，也可以利用来削弱介质内电场。材料举例：铁氧体、超金属微粉、羰基铁原理：依靠磁滞损耗、自然共振、涡流损耗及畴壁共振和后效损耗等磁极化机制衰减、吸收电磁波。特点：以铁氧体为例：具有吸收强、频带较宽及成本低的特点，但也存在密度大、

8、高温特性差等缺点。纵观雷达吸波材料的发展历史，下面几种材料将有可能是未来雷达吸波材料研究及应用的主要方向：磁性纤维吸波材料纳米吸波材料导电高聚物手征材料耐高温陶瓷吸波材料多功能吸波材料智能型吸波材料材料举例：亚微米级多晶铁纤维原理：涡流损耗和磁滞损耗特点：吸收强、频带宽、面密度低、可吸收行波、吸收与入射角无关等特点。材料举例：纳米陶瓷（SiC等）、纳米氧化物（Fe的氧化物）、纳米复合吸波材料原理：当材料粒子尺寸在纳米量子级时 , 量子效应使纳米粒子的电子能级发生分裂 , 分裂能级间隔正处于与微波对应的能量范围内,从而导致新的吸波效应. 特点：紫外以及可见光的吸收、红外的吸收,在 50MHz50

9、 GHz 内具有良好的吸波性能。应用举例：螺旋炭纤维、金属手性微体（大多作为掺杂体掺入环氧树脂或石蜡等基底中）原理：手征材料具有双各向同性的特性，其电场与磁场相互耦合。特点：可以在较宽的频带上满足无反射要求；容易实现宽频吸收智能隐身材料和智能结构研究起步于 80 年代。该类材料可探测感知环境变化，自动调节自身结构或电磁或光学特性，对环境变化作出最佳响应。它建立在新材料、高性能传感器、微电子及计算机控制技术、电磁场理论等多门学科的基础上，是新兴的边缘高技术领域，是未来“智能化隐身”武器装备研制的必然选择。波纹夹层吸波形式波纹夹层吸波形式角锥夹层吸波形式角锥夹层吸波形式吸波材料充填结构吸波材料充填

10、结构蜂窝夹心结构蜂窝夹心结构多层吸波结构多层吸波结构要求隐身材料要求隐身材料具备宽频带吸具备宽频带吸波特性，即用波特性，即用同一种隐身材同一种隐身材料对抗多种波料对抗多种波段的电磁波源段的电磁波源的探测。的探测。兼容化兼容化需要将多种材需要将多种材料进行各种料进行各种形式的复合以形式的复合以满足满足”薄、宽、薄、宽、轻、强轻、强”等综等综合性能。合性能。复合化复合化智能型材料是智能型材料是一种具有感知一种具有感知功能、信息处功能、信息处理功能、自我理功能、自我指令并对信号指令并对信号作出最佳响应作出最佳响应功能的材料。功能的材料。智能化智能化自上世纪三十年代以来，许多国家都对电磁波吸收材料方面做了许多研究与制作，并成功应用，而且建立了专门公司。我国也从上世纪七十年代开始开展研制。现在的研究的方向就是材料的优化：反射小、带宽宽、重量轻和其他特性(机械、物理、化学、环境特性)好。研发的重点在以下两个方面：(1)吸收剂的研制，这是根本。(2)综合研究，包括载体优化