【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ～ 1012Ω cm)， 電磁波易于進(jìn)入并得到有效的衰減。近年來(lái)對(duì)片狀六角鐵氧體開(kāi)展了較多研究。應(yīng)當(dāng)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(shì)。此外，從吸波涂層往低頻拓寬吸波頻帶來(lái)看，鐵氧體材料具有良好的應(yīng)用前景。 ? 磁性金屬、金屬粉末對(duì)電磁波具有吸收、透過(guò)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(yīng)用。目前用于吸波涂層的主要有微米級(jí) (1～ 10μ ｍ )的純 Fe、 Ni、 Co粉極其合金粉末 ,以及納米級(jí)粉體兩類。 ? 磁性吸波材料是通過(guò)控制添加的磁性材料的性質(zhì)和涂敷材料的厚度來(lái)獲得材料高導(dǎo)磁率的特性 ， 通過(guò)添加劑和吸收劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇、集中和分布來(lái)調(diào)節(jié)吸波材料 ， 使其能在整個(gè)涂敷厚度內(nèi)達(dá)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(shè)計(jì)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(duì)吸波涂層的苛刻要求。最近國(guó)外設(shè)計(jì)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(guò)多種吸波機(jī)制來(lái)?yè)p耗微波能量 ,因而 可以在很寬頻帶內(nèi)實(shí)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(guò)重的缺點(diǎn)。 據(jù)稱 ,該涂料已用在法國(guó)戰(zhàn)略導(dǎo)彈與載人式飛行器上。 ? 多晶羰基鐵纖維吸收材料已獲得應(yīng)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(jī)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(bào)道 ,纖維含量?jī)H為 10%(體積比 )時(shí) ,深層厚度為 3mm的涂層在 12GHz內(nèi)吸收率大于 7dB,而當(dāng)纖維含量增加到 20%時(shí) ,測(cè)其吸收率高達(dá) 50dB。 ? 在吸波涂層中也經(jīng)常加入各種導(dǎo)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(guò)與入射電磁場(chǎng)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(dǎo)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(dǎo)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(jī)制 。 ? 影響多晶鐵纖維吸收劑的因素有纖維的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、直徑和長(zhǎng)徑比等。在纖維鎳、羰基鐵和鈷纖維 (其中鎳?yán)w維的直徑為 2～ 5μ ｍ ， 羰基鐵和鈷纖維的直徑為 1～ 3μ ｍ ， 長(zhǎng)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(dǎo)電高聚物涂層 ? 近 10余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的導(dǎo)電高聚物，由于具有結(jié)構(gòu)多樣化，密度低和獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，引起科學(xué)界的廣泛重視。 ? 導(dǎo)電高聚物具有共軛 π 電子的線形或平面形構(gòu)型與高分子電荷轉(zhuǎn)移給絡(luò)合物的作用 ,其電導(dǎo)率可在絕緣體、半導(dǎo)體和金屬態(tài)范圍內(nèi)變化 ,電磁參量依賴于高聚物的主鏈結(jié)構(gòu)、室溫電導(dǎo)率、摻雜劑性質(zhì)、微觀形貌、涂層厚度、涂層結(jié)構(gòu)等因素。 ? 將導(dǎo)電高聚物與無(wú)機(jī)磁損耗物質(zhì)或超微粒子 復(fù)合 ， 可望發(fā)展成為一種新型的輕質(zhì)寬頻帶微小吸收材料。 ? 目前 ， 美國(guó) 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(duì)老飛機(jī)的隱身改裝。此外 ， 這種 吸波涂層透明 ， 適用于座艙蓋、導(dǎo)彈透明窗口及夜視紅外裝置電磁窗口的隱身 ， 減少雷達(dá)回波 。 ? 、 手征吸波涂層 ? 手征吸波涂層是 20世紀(jì) 80年代中期提出來(lái)的新型電磁波吸收劑 ,它是一種具有螺旋結(jié)構(gòu)的物質(zhì) ,該物質(zhì)與它的鏡像不存在幾何對(duì)稱性 ,不可能通過(guò)任何操作使其與鏡像重合。 ? 手征吸波涂層是在基體樹(shù)脂摻和一種或多種具有不同特性參數(shù)的手征媒質(zhì)構(gòu)成。 ? 理論研究認(rèn)為手征材料具有參數(shù)可調(diào) ,對(duì)頻率敏感性小 ,可達(dá)到寬頻吸收與小反射要求 。 ? 在實(shí)際應(yīng)用中主要有兩類手征物體 :本征手征 和 結(jié)構(gòu)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(guò)其各向異性的不同部分與其他部分形成一定角度關(guān)系而產(chǎn)生手性行為使其成為手性材料。 ? 目前研究的雷達(dá)吸波型手征材料是在機(jī)體材料中摻雜手征結(jié)構(gòu)物質(zhì)形成的手征復(fù)合材料。由于只有與入射波長(zhǎng)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(zhì)應(yīng)具有與微波波長(zhǎng)同量級(jí)的特征尺寸。但從實(shí)際應(yīng)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(guó)、法國(guó)和俄羅斯非常重視手性材料研究 ,在微觀機(jī)理研究方面已有較大進(jìn)展 ,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了旋波特性。目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)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(kāi)發(fā)一直是材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，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(yīng)和隧道效應(yīng)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(xué)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(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng)，納米微粒材料對(duì)波的 透過(guò)率 比常規(guī)材料要強(qiáng)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(gè)數(shù)量級(jí)，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(jī)制，量子尺寸效應(yīng)使納米粒子的電子能級(jí)發(fā)生分裂，分裂的能級(jí)間隔正處于微波的能量范圍內(nèi)（ 10－ 210－ 5eV）， 從而形成新的吸波通道。對(duì)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(cè)器及雷達(dá)得到的反射信號(hào)強(qiáng)度大為降低，因此很難發(fā)現(xiàn)探測(cè)目標(biāo)，起到隱身作用。 ? 目前 ， 納米雷達(dá)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(shí)多磁疇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱未女牻Y(jié)構(gòu) ,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(guān)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(shí)具有良好的吸波性能 ； 而當(dāng)尺寸小于 10nm時(shí) ， 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(dá)吸收劑。 ? 納米碳 /硅 吸波材料是研究者們關(guān)心的另一個(gè)熱點(diǎn)。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(dǎo)性，比表面積大用它們制得的復(fù)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(zhì)結(jié)合性差的缺點(diǎn)，通過(guò)加強(qiáng)納米碳管表面的氧化、敏化、活化處理調(diào)整傳統(tǒng)化學(xué)鍍鎳溶液配方和條件，使反應(yīng)在盡可能低的速率下進(jìn)行。 ? 其機(jī)理是：碳作為偶極子在電磁場(chǎng)的作用下耗散電流，在周圍基質(zhì)作用下，耗散電流被衰減，電磁波能量轉(zhuǎn)換成熱能等形式。 ? SiC的突出優(yōu)點(diǎn)是具有耐高溫 ， 相對(duì)密度小 ，強(qiáng)度大的特點(diǎn) 。 納米碳化硅 的吸收頻帶更寬 ，對(duì)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(fù)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(jiǎn)單 、 價(jià)格低 ,而且不存在難于分散的問(wèn)題 。 、涂覆型吸波材料的結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì) ? 合理的結(jié)構(gòu)型式是達(dá)到理想吸波效果的關(guān)鍵因素之一 ,主要經(jīng)歷了單層、雙層和多層涂覆結(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程。 ? 、 單層涂覆結(jié)構(gòu) ? 一般利用導(dǎo)電纖維、樹(shù)脂及損耗介質(zhì)混合均勻后直接熱壓成型 ,或噴涂成型。 ? 在單層涂覆結(jié)構(gòu)中 ,纖維含量和排列方向?qū)?fù)合層板介電性能產(chǎn)生影響 :纖維與施加電場(chǎng)方向的夾角越大層板電擊穿強(qiáng)度越高；纖維含量增加 ,其單向纖維復(fù)合層板的介電性能下降。 ? 投入研制開(kāi)發(fā)的有鐵氧體 (燒結(jié)體 )、酚醛樹(shù)脂、鋼絲制成的單層吸波涂層 ,由鐵氧體粉末、聚已烯樹(shù)脂粉末和短鋼絲經(jīng)混煉后 ,在有機(jī)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(wú)法滿足隱身對(duì)涂層質(zhì)輕、寬頻的要求 ,發(fā)展雙層和多層涂覆結(jié)構(gòu)才可能滿足上述要求。 ? 、 雙層和多層涂覆結(jié)構(gòu) ? 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(jié)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(duì)于由變換層和損耗層構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu) ,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(lái)的電磁波，而變換層作為 1/4波長(zhǎng)變換器和損耗層之間進(jìn)行阻抗匹配。 ? 研究表明 ,采用電損耗材料與磁損耗材料相結(jié)合的雙層涂層比單層涂層帶寬大大增加。為了進(jìn)一步減重和展寬頻帶 ,研究了多層涂覆結(jié)構(gòu)。 ? 如由導(dǎo)電纖維含量逐漸變化形成層板間阻抗?jié)u變結(jié)構(gòu) ,或者發(fā)泡樹(shù)脂中摻混損耗介質(zhì) (鐵氧體 ),以及通過(guò)控制發(fā)泡率來(lái)調(diào)整空隙含量 ,用導(dǎo)電纖維增強(qiáng)的多層泡沫夾層吸波結(jié)構(gòu)。還設(shè)計(jì)了幾何漸變結(jié)構(gòu)、角錐 (方錐或圓錐形 )結(jié)構(gòu) ,目的都是一致的 ,沿吸收