红外／雷达兼容隐身材料的研究进展(2)

料。一些经济发达的国家已使用具有红外吸收功能的纤维制成军服。该纤维对人体发射的中红外线(波长为 4 p有很好￣6. m)的屏蔽作用，其原因是在纤维中添加了纳米 Az 3F2 3 l、e、 0 O s 2T0的复合粉体[ i、 i2 0 2。纳米隐身材料的研究主要将在以下几个方面进行：金纳米

属与合金吸收剂(如纳米铁、纳米镍、纳米钴及其合金)纳米氧}化物；纳米 S i C及纳米铁氧体、纳米石墨；纳米 s c N和纳米 i//S C N O;￣//纳米氮化物和纳米导电聚合物等。/

红外发射率远比普通聚合物低得多，这使得该类材料有可能成为一种红外与微波兼容的隐身材料[通过多层设计， 1,可以获得轻质、宽频、多频谱隐身的功能[ 1。导电高聚物作为一体化红外/雷达兼容隐身材料的前景十分乐观，目但前导电高聚物隐身材料尚处于实验室研究阶段。 其实用化是一个系统工程，它不仅涉及导电高聚物本身的基础理论研究的广度与深度，而且还必须解决应用中所涉及的技术工艺等问题。为了实现导电高聚物技术上的应用，有两个方面的问题亟待解决[q改善导电高聚物的加工性能{ :改善其稳定性，拓宽使用温度范围。

23掺杂氧化物半导体 .金属填料虽然具有良好的红外反射特性，但是其不利于雷达隐身和可见光伪装。2世纪 8年代中后期兴起的对新型掺 O O

杂半导体材料的研究，为研制一体化的红外/雷达复合隐身涂料提供了一个新的方向。 根据半导体

连续光谱理论，见光和红外波在半导体中的可

传播特性与等离子频率 c有关： o p| N

2 2纳米材料 .自 2世纪 8年代中期以来，米材料的开发一直是材料 O O纳科学领域的研究热点之一 _在隐身材料方面纳米材料也有着 2,较好的发展前景。

或由波长表示：

式中：电子的有效质量，为真空介电常数，为载流子浓 m为 c 0 N

金属、金属氧化物以及某些非金属材料的纳米级超细微粉在细化过程中处于表面的原子越来越多，纳米材料的活性不使

度，为电子电荷，为光速。半导体的等离子频率主要取决 e c于它的载流子浓度 N。载流子浓度可以通过掺杂进行控制。 当N=I。 m ≈1, O c -时， 1掺杂半导体对可见光将有很高的 透过率，对中远红外具有高的反射率。因此这种材料不仅可以满足中远红外的隐身要求，而且还满足可见光隐身的要求，即低

断提高。在微波的作用下，材料的原子和电子运动加剧，促使磁化，使电磁能转化为热能，了对电磁波的吸收；增加纳米微粒尺寸小，比表面积大，界面极化与多重散射成为纳米材料重要的吸

波机制}量子尺寸效应使得纳米粒子的电子能级分裂，能级间隔正处于微波的能量范围(O~ 1 e )为纳米材料创造了 1 O V内， 新的吸波通道。纳米粉体具有吸收峰的等离子共振频移，这与量子尺寸有关，随着量子尺寸的变化而变化[ 2。因此可以通过改变量子尺寸控制吸收边的位移，调节吸收频带的带宽。纳米材料同时还具有可见光、红外隐身作用由于纳米微粒尺寸远 小于红外波的波长，纳米材料对红外波的透过率比常规材料要强得多，大大减少了红外波的反射，使红外探测器接收到的反射

的反射率和低的太阳能吸收系数瞳 引。根据 Hua ues论，导体材料对电磁波的反射特 gmR bn理半性为：R一 1一

其中：叫为人射电磁波的频率，为半导体的直流电导率， 它由下式决定：Ne r

信号很微弱，从而达到隐身作用；另一方面，纳米微粒大的比表 r O e -不变， a r 面积使其对红外线的吸收也比常规材料强得多，降低了红外探其中；为载流子的平均自由时间。保持 N:1。 r 2 O1时，=8 m的毫米波反射率均为 04,×l- s对A m。 . 5进一步降测器接收到的反射信号

强度值还可以降低对雷达波的反射，因此掺杂半导体还具有雷纳米隐身材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽、兼容性好低 r等特点加入纳米材料的隐身涂料与常规涂料相比，具有吸波能力强、密度小、可实现薄层涂装的优点，还具有高的力学性能、 良好的环境稳定性和理化性能]。美、法、日等国家都俄、德、达波隐身性能[]如。 常见的掺杂半导体材料有掺锡氧化铟 ( O、 I )掺铝氧化锌 T (A )。国内外对 IO膜与陶瓷的光电性能研究较多。 Z O等 T而对

将纳米材料作为新一代隐身材料加以探索和研究。美国研制出的“超黑粉”米材料对雷达波吸收率达到 9纳 9法国最近研

于以I O粉末作为填料的涂料的隐身性能研究较少[ T 3。马格林等 弛从红外隐身和雷达隐身原理及电磁波在半导体表面层吸收和反射的机理出发，从理论上分析了掺杂氧化物半导体同

制成功一种宽频吸波涂层，该涂层由粘结剂和纳米级微屑填充

隐身材料的研究发展

维普资讯

18 2

材料导报

2 0年 1月第 2卷第 1 07 1期

时实现红外和雷达隐身的可能性，并指出 I O、 AO等掺杂氧 T Z

化物半导体可以满足红外和雷达复合隐身的要求， Z O将是而 A最有发展前景的。Z AO不仅具有可与 I O比拟的电学和光学 T

3结语随着微电子技术、电对抗技术的不断发展，光单一功能的隐

特性，而且具有储量丰富、制备简单并易于掺杂、成本较低、无

毒、热稳定性好等优点，但其性能稳定性稍差，重复性不大理想，这些问题在今后的研究过程中必将逐步得到解决[,] 33。 34

身材料已难以满足实战的需要，多波段兼容隐身材料已成为隐身材料研究的发展方向。红外与雷达隐身兼容是军事目隐身标领域的战略、战术与战斗的需要，隐身材料技术研究的深入也是

24复合型多波段隐身材料 .为了实现雷达与可见光、红外复合隐身，人们首先想到的是分层涂覆_ 3。从隐身的总体效果考虑，应该先涂覆雷达吸波涂料，外面再涂以可见光、红外隐身涂料[。D inoh提出的一 6 e ert] s种由反热红外探测的面漆加反雷达探测的底漆构成的隐身材料

与拓展。红J/ '雷达兼容隐身材料的研究在我国起步较晚， b但逐渐呈现出较好的发展趋势，正处于由实验室研究向

实际应用过渡的阶段。多层复合隐身材料仍将在一段时期内被广泛应用，同时红外与雷达隐身兼容的一体化材料正在积极研究中。在针

对红外、雷达探测手段深入分析其隐身机理的基础上，通过研制雷就是一个简单而典型的例子。红外/雷达兼容隐身涂层的结构新材料和进行综合设计将使红外/达兼容隐身材料不断朝着薄轻宽强” 如图 1所示。谢国华L探索了红外低辐射隐身涂料与雷达波吸“、、、的方向发展。 8]收材料的相容性。研究表明，两种材料复合后，雷达波吸收性能

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