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技术文章
纳米材料在隐身技术中的应用
苏州优锆环保科技有限公司2020-02-29点击2170次
隐身技术:
即采用多种手段来降低己方目标的显著性,使其不被对方的侦察和探测系统发现,从而降低目标的识别概率。目前,常见的隐身技术有可见光、红外、雷达、激光、声波及多波段隐身技术等。
纳米隐身材料特点:
隐身材料可以改变目标的表面特征及电磁吸收性能,降低其显著性,从而提高其战时生存能力,是隐身技术中的重要组成部分。其中,纳米材料由于其独特的理化性能及优良的电磁吸收特性,成为最具潜力的功能型隐身材料。
纳米隐身材料是指由纳米材料与其他材料复合而成的功能型隐身材料,多应用于工程、装备的表面及结构涂层中,该类涂层具有以下特点:质量轻、厚度薄、红外发射率低 、良好力学性能、吸波特性。
隐身作用机理:
①小尺寸效应:当远大于其自身尺寸的红外及雷达等电磁波穿过时,波的透过率高,反射率减少,从而使探测器的接收信号减弱。
②表面效应:与常规材料相比,纳米粒子的比表面积增大,当电磁波穿过时,会发生多重散射。 同时,随着表面原子数的增多,粒子表面活性增强,产生磁化现象,电磁能转化为热能,从而有利于电磁波的吸收。
③量子尺寸效应:粒子电子能级产生变化,形成新的吸波效应。同时,量子尺寸影响材料吸收边的位移,从而对吸收带宽产生作用。
纳米隐身材料的应用
1)纳米材料在可见光隐身技术中的应用
真正意义上实现可见光隐身,即在人眼视觉下实现目标隐身,具有相当大的技术难度。然而,近年来世界各国研究人员根据光的反射、折射等原理,在此方面开展了一系列的研究,成果显著。例如:纳米金属针隐身材料、具有可变折射率的超材料、将纳米颗粒添加到发烟材料中等。
2)纳米材料在红外隐身技术中的应用
将纳米材料应用于纳米红外隐身涂层材料中,可以明显增强目标的红外隐身性能。研究发现,高介电常数的金属及半导体材料因其特殊的微观结构、颗粒形貌、取向分布等特点,使其能够有效反射电磁波,是最主要的低发射率材料。例如: Ag纳米线、纳米二氧化硅UG-SP10/纳米氧化铝UG-L30 纳米复合粉体、纳米氧化锌UG-J30、纳米氧化钢锡(ITO)、纳米掺锑二氧化锡UG-06(ATO)等。
3)纳米材料在雷达隐身技术中的应用
雷达吸波材料是指通过对入射的电磁波吸收衰减,将电磁能转换成热能而消耗掉,或干涉电磁波使其消失的一类功能型复合材料,主要包括电阻型、电介质型、磁介质型吸波材料等。纳米雷达吸波材料是雷达吸波材料中的重点研究方向。
(1) 常见的电阻型吸波材料包括石墨、碳纤维、导电炭黑、纳米碳化硅YQ-S01等。
(2) 电介质型吸波材料主要通过介电损耗和极化弛豫损耗来吸收电磁波,如石墨烯UG-SGraphene-02、纳米氮化硅YQ-S31和纳米氮化铁YQ-NT01等。
4)纳米材料在激光隐身技术中的应用
激光隐身材料是指吸收激光信号,从而降低激光反射,还可以通过改变发射激光的频率,造成回波信号偏离,是激光隐身技术的重要手段之一。纳米材料因其透过率高、非线性特征、比表面积大等特点,使其具有很好的激光吸收特性,逐渐成为激光隐身材料中的研究热点。例如: 纳米氧化钇UG-Y01、纳米氧化铈UG-Ce01、纳米氧化镧UG-La01、半导体材料、碳系纳米材料等。
5)纳米材料在声波隐身技术中的应用
以纳米材料作为填料制备成的吸声阻尼聚合物复合材料是声波隐身材料中的重要研究方向。国内外研究人员验证了大多数纳米粒子及层状纳米材料作为填料加入到聚合物中,能有效提高材料的吸声性能。
6)纳米材料在多波段隐身技术中的应用
随着探测手段的日益多样化、高精化侦察与监视系统的迅速发展,单一波段的隐身技术及材料已经不能满足武器装备、战场设施及重要经济目标对抗全方位、全天候攻击及平、战时伪装防护的需求。因此,必须研制出兼容性好的多波段隐身材料以适应信息化为主导的现代化战争