隐身材料的应用与研究前景摘要：探讨了隐身材料的种类与现状和存在问题，未来研究及发展方向等，介绍了雷达隐身、红外隐身等几种常见的隐身技术，分析未来隐身技术的发展趋势关键词：隐身材料隐身技术正文：隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealth material）是实现隐身技术的物质基础。

武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。

因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。

对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达、机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。

为此，常需要雷达、红外和激光隐身技术。

隐身材料的分类隐身材料按频谱可分为声、雷达、红外、可见光、激光隐身材料。

按材料用途可分为隐身涂层材料和隐身结构材料。

1.雷达吸波材料雷达吸波材料是最重要的隐身材料之一，它能吸收雷达波，使反射波减弱甚至不反射雷达波，从而达到隐身的目的。

如日本研制的一种由电阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的宽频带高效吸波涂料，其中变换层由铁氧体和树脂混合组成，谐振层由铁氧体导电短纤维和树脂组成，在1～20吉赫的雷达波段上吸收率达20分贝以上。

雷达吸波材料中尤以结构型雷达吸波材料和吸波涂料最为重要，国外目前已实用的主要也是这两类隐身材料。

雷达吸波涂料主要包括磁损性涂料、电损性涂料。

(1)磁损性涂料磁损性涂料主要由铁氧体等磁性填料分散在介电聚合物中组成。

目前国外航空器的雷达吸波涂层大都属于这一类。

这种涂层在低频段内有较好的吸收性。

美国Condictron公司的铁氧体系列涂料，厚1mm，在2～10GHz内衰减达10～12dB，耐热达500℃；Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27mm，重4.9kg/m2，在常用雷达频段内(1～16GHz)有良好的衰减性能(10dB)。

磁损型涂料的实际重量通常为8～16kg/m2，因而降低重量是亟待解决的重要问题。

(2) 电损性涂料电损性涂料通常以各种形式的碳、SiC粉、金属或镀金属纤维为吸收剂，以介电聚合物为粘接剂所组成。

这种涂料重量较轻(一般可低于4kg/m2)，高频吸收好，但厚度大，难以做到薄层宽频吸收，尚未见纯电损型涂层用于飞行器的报道。

90年代美国Carnegie-Mellon大学发现了一系列非铁氧体型高效吸收剂，主要是一些视黄基席夫碱盐聚合物，其线型多烯主链上含有连接二价基的双链碳-氮结构，据称涂层可使雷达反射降低80%，比重只有铁氧体的1/10，有报道说这种涂层已用于B-2飞机。

2.复合型红外隐身材料复合型红外隐身材料主要有涂料型隐身材料、多层隐身材料和夹芯材料。

(1)涂料型隐身材料涂料型红外隐身材料一般由粘合剂和填料两部分组成。

填料和粘合剂是影响红外隐身性能的主要因素,目前的研究大多针对热隐身。

(2)多层隐身材料多层隐身材料中最常见的是涂敷型双层材料。

一般有微波吸收底层和红外吸收面层组成。

德国的Boehne研制了一种双层材料, 底层有导电石墨、炭化硼等雷达吸收剂( 75%～85%) , Sb2O3 阻燃剂( 6%～8%) 和橡胶粘合剂( 7%～18%) 组成，面层含有在大气窗口具有低发射率的颜料。

国内研制出了面层为低发射率的红外隐身材料, 内层雷达隐身材料可用结构型和涂层型两种吸波材料的双层隐身材料。

(3)夹芯材料夹芯材料一般由面板和芯组成。

面板一般为透波材料, 芯为电磁损耗材料和红外隐身材料。

隐身材料新技术1.纳米复合隐身材料的复合新技术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。

运用复合技术对这些材料进行纳米尺度上的复合便可得到吸波性能大为提高的纳米复合隐身材料。

近年来，纳米复合隐身材料的制备新技术发展的很迅速，这些新的复合技术主要包括一下几种：（a）以在材料合成过程中于基体中产生弥散相且与母体有良好相容性、无重复污染为特点的原位复合技术。

（b）以自放热、自洁净和高活性、亚稳结构产物为特点的自蔓延复合技术。

（c）以组分、结构及性能渐变为特点的梯度复合技术（d）以携带电荷基体通过交替的静电引力来形成层状高密度、纳米级均匀分散材料为特点的分子自组装技术。

（e）依靠分子识别现象进行有序堆积而形成超分子结构的超分子复合技术。

材料的性能与组织结构有密切关系。

与其他类型的材料相比，复合材料的物相之间有更加明显并成规律化的几何排列与空间结构属性，因此复合材料具有更加广泛的结构可设计性。

纳米隐身符合材料因综合了纳米材料与复合材料两者的优点而具有良好的对电磁波的吸收特性，已经成为目前各主要国家材料科技界人士争相研究的热点之一。

2.其它隐身材料1）电路模拟隐身材料该技术是在合适的基底材料上涂敷导电的薄窄条网络、十字形或更复杂的几何图形, 或在复合材料内部埋入导电高分子材料形成电阻网络, 实现阻抗匹配及损耗, 从而实现高效电磁波吸收。

这种材料能在给定的体积范围内产生高于较简单类型吸波材料的性能。

但对每一种应用, 都必须运用等效电路或二维周期介质论在计算机上进行特定的匹配设计, 而且涉及计算比较麻烦。

2）手征隐身材料所谓的手征是指一个物体不论是通过平移或旋转都不能与其镜像重合的性质。

研究表明, 手征材料能够减少入射电磁波的反射并能够吸收电磁波。

目前, 用于微波波段的手征材料都是人造的。

现在研究的手征吸波材料是在基体中掺杂手征结构物质形成的手征复合材料。

3）红外隐身柔性材料这种材料是指以织物为中心开发的各种红外隐身材料, 常常以高性能纤维织物为基础。

4）红外隐身服美国特立屈公司( TeledyncIndustr ies Inc) 设计出一种红外隐身效果较好的隐身服，它由多层涂层织物复合加工而成。

基布采用多孔尼龙网，并在表面镀银，再在基布上粘贴具有不同红外发射率的布条，布条的一端可以自由飘动，同时控制布条表面涂层面积的大小和形状。

这种隐身服可以与背景保持一致，从而保证人体的红外特性难于被红外探测器探测到。

隐身技术的发展趋势1．未来的隐身材料传统的隐身材料以强吸收为主要目标，新型的隐身材料要求满足"薄、轻、宽、强"，而未来的隐身材料则应满足多频谱隐身、环境自适应、耐高温、耐海洋气候、抗核辐射等更高要求，以适应未来战场的需要。

其中多频谱隐身材料与智能型隐身材料将成为隐身材料的两个主要发展方向。

（1）多频谱隐身材料迄今为止的隐身材料都是针对厘米波雷达（2~18GHz），而先进的红外探测器、米波雷达、毫米波雷达等先进探测设备的问世，要求隐身材料在不久的将来要发展成为能够兼容米波、厘米波、毫米波、红外、激光等多波段电磁隐身的多频谱隐身材料。

单波段隐身材料在未来将不再具有实战意义。

在同一目标上使用的材料不应该再是单功能多层结构，而希望采用多功能材料，实现四个或五个波段的多功能隐身材料一体化设计。

（2）智能型隐身材料智能型隐身材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号做出最佳响应的功能的材料系统或结构。

目前这种新兴的智能材料和结构已在军事和航空航天领域得到了越来越广泛的应用。

同时这种根据环境变化调节自身结构和性能，并对环境做出最佳响应的概念，也为隐身材料和结构的设计提出了一个崭新的思路，使智能隐身目标的实现成为可能。

2. 应用微波传播指示技术微波传播指示技术是利用计算机预测雷达波束在不同大气条件下传播发生畸变所产生的"空隙"和"波道"，使突防飞行器在雷达覆盖区的"空隙"、"盲区"和"波道"外飞行，以避开敌方雷达的探测，从而顺利地实现突防。

美国海军航空兵司令部和英国费兰蒂计算机有限公司对微波指示技术进行了深入的研究。

3. 应用仿生技术实验证明，海鸥虽与燕八哥的形体大小相近，但海鸥的雷达散射截面积比燕八哥大200倍。

蜜蜂的形体小于麻雀，但它的雷达散射截面积比麻雀大16倍。

有关科学家正在研究这些现象，试图采用仿生技术，寻求新的隐身技术。

研究前景展望对隐身材料来说，对某种探测手段的隐身性能好，往往对另一种探测手段的隐身性能就不好。

例如，对激光探测的隐身性能好，一般对红外探测就不能隐身，这就是隐身材料的相容性问题。

为解决这一问题，需要研制兼容型隐身材料，如雷达波、红外兼容隐身材料，红外、激光兼容隐身材料，雷达波、红外、激光等多种兼容的隐身材料等。

当前，世界上许多国家和地区都在研究和发展飞行器的隐身技术，研制隐身或部分隐身飞行器，对现役的非隐身飞行器进行隐身改装等。

隐身技术的出现打破了世界各国现有的攻防平衡，显著地提高了作战平台（进攻平台和防护平台）的效能，增强了电子作战能力，提高了目标的生存和突防能力，是当今世界各国重点发展的国防高科技。

隐身技术正在向着综合运用、权衡隐身性能和其他性能、扩展频率范围和应用范围、降低成本等方向发展。

我国在飞行器隐身技术的预研工作上已进行了多年探索，取得了一定成果，有的方面已达到实用水平。

但是，在面对当今国际复杂的军事环境下，我们应该大力开发隐身材料，让隐身材料在国防，国民生活中得到广泛的使用，真正实现隐身材料的利益最大化。

参考文献：1，海军大连舰艇学院刘振兴姜宁2007-1-202，谭显裕.电光与控制,1997,1。