纳米隐身材料发展与应用介绍

众所周知，目标的可探测性受到探测波长和目标物体的相对大小的影响。如果波长比目标短得多，就很容易得到雷达反射信号。纳米隐身材料中的纳米粒子大小在10-10-10-7m 范围内，远小于普通探测雷达的波长，因此纳米材料对雷达波的传播要比普通材料强得多，这大大降低了雷达波的反射率，使探测仪器接收到的信号非常微弱，从而达到雷达隐身的效果。

此外，纳米材料的电磁特性还可以吸收入射电磁波，进一步降低目标的雷达特性。从使用形式上看，纳米雷达吸波材料属于隐身材料的一个范畴，可分为涂层型和结构型。涂层雷达吸波材料(也称雷达吸波涂层)是涂覆在武器装备表面的一种吸波材料，可以将雷达波吸收的电磁能量转化为热能并耗散掉，或者使电磁波通过干涉相互抵消，从而减少电磁波的反射。这类纳米隐身材料主要包括:纳米金属及其合金隐身吸波材料、纳米金属氧化物隐身吸波材料、过渡金属硫化物隐身吸波材料、纳米陶瓷隐身吸波材料、纳米导电聚合物、纳米金属与绝缘介质复合隐身吸波材料等。目前涂层隐身材料中，纳米材料常用于碳、铁氧体、碳化硅体系，国内外都有研究。

结构型吸波材料的吸波功能是通过研究微波吸收剂对电磁波信息进行分析损耗而实现的。微波吸收剂按照企业吸收作用机理我们可以发展分为一个电阻型、电介质型和磁介质型。电阻型吸收剂主要就是通过与电场的相互作用来学习吸收电磁波，将入射的电磁波能量转化为内能进而降低损耗电磁波。按吸波复合建筑材料管理结构设计形式存在不同，结构吸波材料又可分为以下两类：层板型吸波材料和夹层型吸波材料。

单层TPU/碳纤维复合板不是一个有效的雷达隐身技术材料，因为没有它们的RL值在X波段高于-10 dB。因此，通过研究遗传分析算法的方法，设计了多层（两层，三层和四层）复合系统结构，以在该频率范围内企业获得发展更高的微波进行吸收其他性能。多层建筑设计和建模教学工作结果表明，总厚度为4.8mm的四层复合纳米材料方面具有非常出色的微波吸收以及性能，在X波段的EAA为6.98–13.415GHz。

红外隐身纳米材料

红外隐身材料技术通过隔热、传热材料和低发射率涂层等手段改变目标的红外线特性，从而削弱目标的特征信号。纳米粒子的比表面积比常规粒子大3-4数量级，红外线的吸收率也比常规尺寸材料大得多，电导率、高频介质和滞后损失发生在电磁波和隐形材料之间，使电磁波能量衰减，探测能力下降，从而降低目标被红外探测设备观测到的概率和目标被识别的概率。纳米材料在红外隐身涂层材料中的应用可以明显提高目标的红外隐身性能。研究发现，具有高介电常数的金属和半导体材料是最重要的低发射率材料，因为它们具有特殊的微观结构、粒子形态和取向分布，能够有效地反射电磁波。

低红外发射率的纤维薄膜因其轻便、柔韧和多功能性，有望用于红外隐身服装、背包和帐篷。清华大学的K. Y. Fang等人通过静电纺丝技术成功制备了聚偏氟乙烯(PVDF)和单壁碳纳米管(PVNT)改性的PVDF纤维膜(命名为002FPVDF)。用金纳米粒子进一步修饰PVDF SWNT膜，分别命名为Au-PVDF和Au-SWNT膜。薄膜的红外发射率在2-22微米的波长范围内..PVDF、SWNT、金-PVDF和金-SWNT薄膜的红外发射率分别为0.82、0.77、0.76和0.68。结果表明，金纳米粒子的改性能有效降低PVDF或SWNT纤维膜的红外发射率，使其在红外隐身伪装中的应用成为可能。

声隐身纳米材料

声波隐身技术是通过进行调节能力目标的声波辐射特性，减少企业目标的噪声，从而不断减小被声波探测系统设备能够发现的概率，在舰艇、船舶的隐身技术中广泛发展应用。一般我们来说，填料能使高聚物的玻璃化温度逐渐上升，阻尼峰半宽温度以及增加，无机填料加入高聚物中可以更加具有中国更好的阻尼性能。其中，以纳米材料管理作为填料制备成的吸声阻尼聚合物复合建筑材料是声波隐身材料中的重要问题研究主要方向。

激光隐身纳米材料

激光隐形瞄准0.5% 。93mm、1.06 ΜM、1.54 ΜM、10.6 ΜM 等波长的激光隐身，一般称为近红外和中红外波段。目前普通激光探测器的探测频率主要集中在1.06 μm 和10.6 μm 两个波段，其中1.06 μm 是激光器的主要工作波段，也是激光隐身研究的热点。激光隐身材料是激光低可侦测性技术的重要手段之一，它可以吸收激光信号，减少激光的反射，并且可以通过改变发射激光的频率来引起回波信号的偏差。纳米材料具有高透过率、非线性特性和较大的比表面积，已成为激光隐身材料的研究热点。

多频段隐身纳米材料

随着光电探测技术的飞速发展，武装目标将不得不同时面临激光测距与制导、红外、雷达与可见光成像探测与制导的威胁，单一的激光、红外、雷达、可见光隐身材料已难以在对抗中发挥真正的作用。例如，激光隐身和红外复合隐身之间就存在着矛盾。因为激光隐身要求目标具有低反射率和高吸收率，而红外隐身要求目标具有低发射率。根据基尔霍夫电路定律，在热力学平衡条件下，不透明物体的发射率和吸收率在数值上是相等的，因此它必须在满足激光隐身要求的情况下“出现”在红外线下。

纳米隐身材料因其独特的光学、电学、磁学和力学性能成为多波段隐身的热点材料。