【文章內容簡介】 ～ 1012Ω cm)， 電磁波易于進入并得到有效的衰減。近年來對片狀六角鐵氧體開展了較多研究。應當指出，在低頻下 (f?1GHz),鐵氧體具有 較高μ r值，而 εr較小 ，所以作為 匹配材料 ，它具有較金屬粉明顯的優(yōu)勢。此外，從吸波涂層往低頻拓寬吸波頻帶來看，鐵氧體材料具有良好的應用前景。 ? 磁性金屬、金屬粉末對電磁波具有吸收、透過和極化等多種功能。磁性金屬 (合金 )粉溫度穩(wěn)定性好 ,介電常數(shù)較大 等使其在 吸波涂層 中得到廣泛應用。目前用于吸波涂層的主要有微米級 (1～ 10μ ｍ )的純 Fe、 Ni、 Co粉極其合金粉末 ,以及納米級粉體兩類。 ? 磁性吸波材料是通過控制添加的磁性材料的性質和涂敷材料的厚度來獲得材料高導磁率的特性 ， 通過添加劑和吸收劑進行適當?shù)倪x擇、集中和分布來調節(jié)吸波材料 ， 使其能在整個涂敷厚度內達到所需要的阻抗和損耗系數(shù) ， 從而獲得最佳的吸波效能 ， 其有效設計厚度僅為～ 。 ? 、 磁纖維吸波涂層 ? 吸波涂層材料中所使用的球狀磁性吸收劑很難滿足裝備對吸波涂層的苛刻要求。最近國外設計并研制的由Fe、 Ni、 Co及其合金制成的一種多層纖維吸波涂層 ,其中纖維可以通過多種吸波機制來損耗微波能量 ,因而 可以在很寬頻帶內實現(xiàn)高吸收 ,而且重量可減輕40%60%，克服了大多數(shù)磁性吸收劑所存在的過重的缺點。 據(jù)稱 ,該涂料已用在法國戰(zhàn)略導彈與載人式飛行器上。 ? 多晶羰基鐵纖維吸收材料已獲得應用 ,且耐腐蝕多晶羰基鐵纖維吸收涂料已在 F/A18E/F和 A/F117X飛機上使用。 ? 多晶鐵纖維在 微波低頻段 的吸波性能尤為突出。有資料報道 ,纖維含量僅為 10%(體積比 )時 ,深層厚度為 3mm的涂層在 12GHz內吸收率大于 7dB,而當纖維含量增加到 20%時 ,測其吸收率高達 50dB。 ? 在吸波涂層中也經(jīng)常加入各種導電纖維。如銅纖維、碳纖維等 ,其主要作用是作為一偶電極存在 ,通過與入射電磁場的相互作用 ,引起能量的吸收和輻射 ,從而可以 “ 放大 ” 吸收劑的功能 ,降低涂層厚度與重量 ,有利于拓寬吸收頻帶。但磁性纖維在涂層中的作用優(yōu)于導電性纖維。 ? 多晶鐵纖維吸收劑的微波電磁參數(shù)具有明顯的形狀各向異性 ， 其軸向磁導率 、 介電常數(shù) ,均大于徑向介電常數(shù) ， 這提供了不同于各向同性的金屬微粒的損耗機制 。 ? 影響多晶鐵纖維吸收劑的因素有纖維的磁導率、電導率、直徑和長徑比等。在纖維鎳、羰基鐵和鈷纖維 (其中鎳纖維的直徑為 2～ 5μ ｍ ， 羰基鐵和鈷纖維的直徑為 1～ 3μ ｍ ， 長徑比為 15～ 25)吸收劑中 ，羰基鐵纖維的 μ ′ 顯著大于鈷纖維 ， 其微波吸收性能最好。 ? 、 導電高聚物涂層 ? 近 10余年來發(fā)展起來的導電高聚物，由于具有結構多樣化，密度低和獨特的物理、化學特性，引起科學界的廣泛重視。 ? 導電高聚物具有共軛 π 電子的線形或平面形構型與高分子電荷轉移給絡合物的作用 ,其電導率可在絕緣體、半導體和金屬態(tài)范圍內變化 ,電磁參量依賴于高聚物的主鏈結構、室溫電導率、摻雜劑性質、微觀形貌、涂層厚度、涂層結構等因素。 ? 將導電高聚物與無機磁損耗物質或超微粒子 復合 ， 可望發(fā)展成為一種新型的輕質寬頻帶微小吸收材料。 ? 目前 ， 美國 Hunx tvills公司研制出一種苯胺與氰酸鹽晶須的混合物 透明 吸波的頻帶寬度 ， 特別適合對老飛機的隱身改裝。此外 ， 這種 吸波涂層透明 ， 適用于座艙蓋、導彈透明窗口及夜視紅外裝置電磁窗口的隱身 ， 減少雷達回波 。 ? 、 手征吸波涂層 ? 手征吸波涂層是 20世紀 80年代中期提出來的新型電磁波吸收劑 ,它是一種具有螺旋結構的物質 ,該物質與它的鏡像不存在幾何對稱性 ,不可能通過任何操作使其與鏡像重合。 ? 手征吸波涂層是在基體樹脂摻和一種或多種具有不同特性參數(shù)的手征媒質構成。 ? 理論研究認為手征材料具有參數(shù)可調 ,對頻率敏感性小 ,可達到寬頻吸收與小反射要求 。 ? 在實際應用中主要有兩類手征物體 :本征手征 和 結構手征物體 。 ? 本征手征物體自身的幾何形狀 (如螺旋線等 )就使其成為手性物體；后者是通過其各向異性的不同部分與其他部分形成一定角度關系而產(chǎn)生手性行為使其成為手性材料。 ? 目前研究的雷達吸波型手征材料是在機體材料中摻雜手征結構物質形成的手征復合材料。由于只有與入射波長尺寸相近的手征材料才能與入射波相作用 ,因此基體中摻雜的手征物質應具有與微波波長同量級的特征尺寸。但從實際應用考慮特征尺寸的范圍為 ～ 5ｍｍ更合適。這樣便于將手征摻雜物嵌入基體中。 ? 美國、法國和俄羅斯非常重視手性材料研究 ,在微觀機理研究方面已有較大進展 ,并通過實驗證實了旋波特性。目前實驗室內已能制出面積為、 厚 ,薄膜厚度均勻 ,目前正在研制面積更大的薄膜。 ? 、 納米隱身材料 ? 納米材料的開發(fā)一直是材料科學領域的研究熱點，在吸波材料方面納米材料也有比較好的發(fā)展前景。 ? 由于量子尺寸效應和隧道效應等，引起周期邊界條件的破壞，使納米材料的聲、光、電、磁及熱力學特性發(fā)生明顯的變化，使它產(chǎn)生許多不同于常規(guī)材料的特異性能。 ? 納米隱身材料吸波原理： ?一方面由于納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長，納米微粒材料對波的 透過率 比常規(guī)材料要強得多，大大減小了波的反射率； ?另一方面納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉大 34 個數(shù)量級，表面原子比例高，懸掛鍵增多，從而界面極化和多重散射成為重要的吸波機制，量子尺寸效應使納米粒子的電子能級發(fā)生分裂，分裂的能級間隔正處于微波的能量范圍內（ 10－ 210－ 5eV）， 從而形成新的吸波通道。對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大為降低，因此很難發(fā)現(xiàn)探測目標，起到隱身作用。 ? 目前 ， 納米雷達波吸收劑主要研究有 :納米金屬和合金、納米鐵氧體、納米碳化硅、納米金屬膜、納米氮化鐵等 。 ? 納米磁性粒子 在 10～ 100ｎｍ時多磁疇結構轉變?yōu)閱未女牻Y構 ,具有極大的矯頑力 ,可引起較大的磁滯損耗。 ? 磁性納米粉其粒徑與吸波性能有密切關系 ，因 1025nm的鐵磁性金屬比常規(guī)材料的矯頑力大 1000倍 ， 磁化率大約 20倍 ， 此時具有良好的吸波性能 ； 而當尺寸小于 10nm時 ， 表現(xiàn)為超順磁性而失去優(yōu)異的吸收性。因此，磁性納米粉不能在高溫下作為雷達吸收劑。 ? 納米碳 /硅 吸波材料是研究者們關心的另一個熱點。納米碳 /硅吸波材料主要是指納米碳管、納米 SiC等。 ? 因納米碳管具有高導性，比表面積大用它們制得的復合材料有 吸波 和 承載 的功能。 ? 目前，一般采用在納米碳管表面鍍鎳的方法，改善碳與基質結合性差的缺點，通過加強納米碳管表面的氧化、敏化、活化處理調整傳統(tǒng)化學鍍鎳溶液配方和條件，使反應在盡可能低的速率下進行。 ? 其機理是：碳作為偶極子在電磁場的作用下耗散電流，在周圍基質作用下，耗散電流被衰減，電磁波能量轉換成熱能等形式。 ? SiC的突出優(yōu)點是具有耐高溫 ， 相對密度小 ，強度大的特點 。 納米碳化硅 的吸收頻帶更寬 ，對厘米 、 毫米波段和紅外波段都有很好的吸收 ， 與磁性納米吸收劑復合后 ， 吸波效果還能大幅度提高 。 ? 納米金屬膜 不僅制備工藝簡單 、 價格低 ,而且不存在難于分散的問題 。 、涂覆型吸波材料的結構型式設計 ? 合理的結構型式是達到理想吸波效果的關鍵因素之一 ,主要經(jīng)歷了單層、雙層和多層涂覆結構的發(fā)展過程。 ? 、 單層涂覆結構 ? 一般利用導電纖維、樹脂及損耗介質混合均勻后直接熱壓成型 ,或噴涂成型。 ? 在單層涂覆結構中 ,纖維含量和排列方向對復合層板介電性能產(chǎn)生影響 :纖維與施加電場方向的夾角越大層板電擊穿強度越高；纖維含量增加 ,其單向纖維復合層板的介電性能下降。 ? 投入研制開發(fā)的有鐵氧體 (燒結體 )、酚醛樹脂、鋼絲制成的單層吸波涂層 ,由鐵氧體粉末、聚已烯樹脂粉末和短鋼絲經(jīng)混煉后 ,在有機溶劑二甲苯中分散 ,加壓制成的吸波材料等。 ? 但是 單層涂層吸收頻帶窄 ,無法滿足隱身對涂層質輕、寬頻的要求 ,發(fā)展雙層和多層涂覆結構才可能滿足上述要求。 ? 、 雙層和多層涂覆結構 ? 為了降低面密度、展寬頻帶 ,目前研究較多的是電損耗和磁損耗材料相結合的雙層和三層吸波涂層 ,這種電損耗材料的密度只有磁損耗材料的 1/3～ 1/4。 ? 對于由變換層和損耗層構成的雙層結構 ,其損耗層作為低阻抗的共振器能很好地吸收和衰減經(jīng)由變換層入射來的電磁波，而變換層作為 1/4波長變換器和損耗層之間進行阻抗匹配。 ? 研究表明 ,采用電損耗材料與磁損耗材料相結合的雙層涂層比單層涂層帶寬大大增加。為了進一步減重和展寬頻帶 ,研究了多層涂覆結構。 ? 如由導電纖維含量逐漸變化形成層板間阻抗?jié)u變結構 ,或者發(fā)泡樹脂中摻混損耗介質 (鐵氧體 ),以及通過控制發(fā)泡率來調整空隙含量 ,用導電纖維增強的多層泡沫夾層吸波結構。還設計了幾何漸變結構、角錐 (方錐或圓錐形 )結構 ,目的都是一致的 ,沿吸收