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新型隐身涂层技术发展概述

时间:2017-06-20  来源:高端装备发展研究中心   发布:高端装备网 
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  现代战争中雷达等探测技术日趋先进,为增加军机的隐蔽性和战场生存能力,保障战斗力,美、苏、英、法等国都投入巨资进行隐身技术研究,并取得很多研究和实际应用成果。隐身涂层由于使用方便、成本低、操作方便、不受零件几何形状限制,成为近年来发展最快的隐身技术研究领域。对于新型号隐身机,需要进行隐身材料的研究。

 

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常用隐身涂层技术特点对比

 

  目前前景较好的新型隐身材料包括纳米材料、生物仿生材料、手性材料、等离子体吸波材料、导电高分子聚合物材料、陶瓷类吸收剂等。

 

  纳米材料

 

  纳米磁性材料由于具有纳米结构效应而表现出独特的电磁性能,并且具有密度低、质量轻等优势,通过控制水热合成、自组装等制备工艺,可以获得各种奇异形貌,因此其作为一种新型吸波材料来研究一度成为该领域热点。

 

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  这种纳米材料制成的布能够让物体完全平面化:布上由纳米材料的细小金砖构成无数微型天线,光线照射至这块布时能够发生全反射,并不会出现折射或漫反射。

 

  左手材料

 

  负折射率材料(negative index materials,简称NIM),又称“左手材料”(left-handed material,简称LHM)。

 

  当平面电磁波从一般的右手材料入射到左手材料中时,在左手材料内部会发生入射光线和折射光线位于法线同侧的现象,根据推广的Snell定律,可以认为左手材料的折射率为负值。负折射率材料体现出诸多的奇特性质,例如反常多普勒效应、反常切伦科夫辐射和反常古斯汉欣位移、完美透镜成像、后向波等。依据这些特殊性质,负折射率材料具有广泛的应用,例如军用雷达、天线技术、通信系统及器件、隐身技术、超灵敏军事探测、微波器件、生物安全成像、生物分子指纹识别、遥感、恶劣天气条件下的导航、微型谐振腔等方面。到目前为止,负折射率材料已经在微波、太赫兹波、红外以及可见光波段被证实。

 

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  负折射率材料在其特性频带范围内对电磁波有较高的传输,即实现电磁波从原来的禁带到导带的转变,可以有效地降低特定频带范围的电磁波反射。利用负折射率材料制造的武器系统或作战平台可以将光线或雷达波反向散射出去,使得从正面接收不到反射的光线或电磁波,从而在技术上实现武器系统或作战平台真正意义上的隐身。

 

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利用负折射率材料制作的隐身衣

 

  等离子体隐身技术

 

  等离子体是宇宙空间中普遍存在的一种物质形态,是与物质的气态、液态、和固态三态并存的第四态(或称等离子体态),其尺寸大于电偶极矩的单位长度。它对电磁波的传播有着较大的影响,在一定的条件下,等离子体能反射电磁波;在另一种条件下,又能吸收电磁波。这点与隐身技术的需求不谋而合,因而得到了隐身设计师们的极大关注。

 

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  等离子体隐身技术原理是利用等离子体发生器、发生片或放射性同位素在兵器表面形成一层等离子云,设计等离子体的特征参数(能量、电离度、振荡频率和碰撞频率等),使之满足特定要求,使照射到等离子云上的雷达波一部分被吸收,一部分改变传播方向,因而返回到雷达接收机的能量很少,使敌方难以探测,达到隐身的目的;还能通过改变反射信号的频率,使敌雷达测出错误的飞机位置和尺度数据以实现隐身。据报道,采用该技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99%。

 

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两种等离子体隐形方案示意图

 

  生物仿生材料

 

  生物仿生材料是通过研究生物所具有的功能及其作用机理,并以此为模型利用一定技术手段合成的能够模仿生物特点和特性的新型材料。生物仿生红外隐身材料是基于生物的微观结构特性、变色原理或者电磁波反射特点而进行合成、制备的新型红外隐身材料。

 

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等离子体纳米粒子调谐热敏光子聚合物的智能仿生变色

 

  目前隐身技术与隐身材料的研究正在朝着“薄、轻、宽、强”方向发展。以上技术中,纳米技术作为当今科学的前沿技术,用于隐身材料研究后可以制得性能优良的吸波材料。纳米隐身材料的研究正在成为研制新型吸波材料的热点。

 

  另外通过器件和线路集成的智能型隐身材料可以感知和分析不同方位到达的电磁波及光波特性,并作出最佳相应,也是未来隐身技术的发展方向。

 

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