隐形涂料

隐身涂料根据其屏蔽信号方式的不同,材料构成也有很大差异。 大致可分为金属粉末、高分子材料、新型结构材料
羰基铁:化学式为Fe(CO)5，由此制成的隐形涂料 能显著减少RCS(雷达反射截面积)，它有磁性， 质最轻，颜色从暗灰到纯黑不等，它不仅能吸 收雷达波，而且还能吸收和反射红外辐射。
镀银空心微珠: 此物呈银镜色，粒径为5～ 75um, 机械强度约27.44MPa(均压下)，耐热性 为960℃，化学惰性。它能高度反射，并可呈 现从100MHz到25MHz及更高赫兹下对60dB的 电磁波干扰的屏蔽作用，这种雷达吸收材料 十分独特，即低质量、韧性好，在偏离角下 具有强烈的反射能力
导电高分子吸波涂料: 导电高 分子吸波涂料主要是利用某些 具有共轭主链的高分子聚合物, 通过化学或电化学方法与掺杂 剂进行电荷转移作用来设计其 导电结构,实现阻抗匹配和电磁 损耗,从而吸收雷达波。单一导 电高分子聚合物虽有较好的吸 波特性,但吸收频带比较窄。为 了展宽吸收频带,通常要加入添 加剂。添加剂一般是磁损耗型 的材料,加入后对导磁率没有明 显影响,但对提高吸收率和展宽 频带有明显效果。
半导体吸收光谱
三、等离子体隐形涂料 (1)简介:等离子体是广泛存在自然界中的一种总体呈电中性， 由正离子、自由电子和中性粒子(原子、分子)组成的高度电离的 气体，它是继物质存在的固态、液态、气态三种形态之外的第 四态物质，宇宙中绝大多数(99％以上)物质都是以等离子体状态 存在的。
(2)原理:等离子体是一种特殊的高通滤波器，当雷达频率低 于等离子体频率(朗缪尔频率)时，雷达波被全反射，等离子体 能以电磁波反射体的形式对雷达进行电子干扰， 即通过雷达 波往返传播途径弯曲，雷达显示屏上出现的是攻击武器的虚 像，而不是武器的真实位置。当雷达频率高于等离子体频率 时，雷达波能进入等离子体被吸收，从而使雷达接受到的攻 击武器的信号大为减弱。
概述:隐身涂料按其隐身类型来分,大致有雷达波吸收涂 料,红外隐形涂料,可见光隐形涂料,激光隐形涂料,声纳 隐形涂料,等离子体隐形涂料智能型隐形涂料,这里主要 介绍雷达波吸收波涂料,红外隐形涂料和等离子涂料.
一、雷达波吸收涂料 在各种隐身技术中,雷达隐身涂料技术是最成熟的。由于其使用方 便灵活、可调节、吸收性能好等优点而受到世界上许多国家的重 视
隐形涂料是将目标物保护起来以避免或 延迟被敌方发现，削弱敌方的跟踪能力， 从而使敌方无法采取有效的对抗措施. 飞机、导弹等武器的主要特征信号有： 可见的几何形状信号、机载雷达特征信 号、热力学上的红外特征信号、磁特征 信号、声频特征信号和电磁辐射等方面 的特征信号等。相应的,隐身涂料也从 这些方面着手达到使目标的特征信号减 弱以至消失在敌方的监控机制上。
(3)涂料的原料 选择标准:根据基尔霍夫定律:ε =1-ρ -c，，可 通过调节材料的透射率或反射率来降低材料的发射率。 1>金属颜料 金属一般都有较低的发射率和较高的反射率。从目前的文 献来看，在红外隐身涂料中应用的金属主要有金、银、铝、铜、 锌、铂、钴、镍等,其中铜和铝是应用最多的。金属颜料的粒子 形态、尺寸和含量对涂料的红外发射率均有显著影响。实践证 明，各向异性片状金属颜料粒子降低εTIR的作用较强。金属颜料 粒子形状的选择顺序应是：鳞片状—>小棒状寸—>球状 2>着色颜料 大多数着色颜料一般难以调低涂料εTIR的值。有些涂料中 一旦加入这些着色颜料，其发射率会急剧升高。但着色颜料又 可以满足红外与可见光兼容伪装的要求。因此，着色颜料的筛 选一直是隐身涂料研制工作的难点之一。在满足可见光伪装要 求的前提下，选择的着色颜料一般都应有较好的红外透明性。 由于材料的粒度对自身红外透明性有较大的影响，故可通过降 低着色颜料的粒度来改善它的发射率.
纳米吸波涂料: 纳米材料 是指材料组分的特征尺寸 在纳米量级1~100nm的材 料. 纳米粒子由于粒径极 小,比表面积大,处于表面 的原子比例增大,增强了活 性,在电磁场作用下,原子、 电子运动加剧,促使磁化, 使得电磁能转化为其它形 式的能,增加对电磁波的吸 收。将纳米材料作为吸收 剂制成涂料,易于实现高吸 收、涂层薄、重量轻、吸 收频带宽、红外微波吸收 兼容等要求
(2)分类:红外隐形涂料可分为吸收型与转换型二种，吸收型涂料 是利用材料本身或某些结构，让吸收的能量在涂层内部不断消 耗或转换，避免引起明显的温升，减少物体热辐射；转换型涂 料，其主要作用是使吸收后再释放出来的红外线辐射向长波长 方向偏移，使处于红外线工作波长的探测系统无法有效地工作 而达到隐形的目的。
钡铁氧体铁磁流体晶体:其聚合体复合物由 铁Βιβλιοθήκη Baidu体、聚苯胺及分散于聚氨酯基体的碳 粉所制得, ，此物具有吸收X波段的微波频 率范围(8．2～12．4GHz)的潜能，此频率 与雷达频率类似
锶90:基于放射性物质，它产生Q或B粒子 流，使空气电离，产生所需的等离子层, 它的薄层有助于吸收电磁波，大大改善隐 身性能
放射性同位素吸波涂料: 在涂 料中加入放射性同位素,如 Po210、Cm242等,利用其放出 的高能射线使目标附近的局部 空间产生等离子屏,形成含有 大量自由电子并与自由空间相 匹配的等离子体区,可以吸收 相当宽频带的电磁波。并且该 涂料具有吸收频带宽、反射衰 减大、使用周期可控制、施工 简便、能承受高空高速飞行时 的气动影响、使用寿命长等优 点。但该涂料使用放射性同位 素材料,其应用仍受到一定的 限制
雷达隐身涂料实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液 或乳液为基料,把吸波剂和其它附加成分分散加入其中而制成,或者 高分子溶液(或乳液)本身具有吸波功能。
雷达吸收波涂料大多存在比重大,涂层厚近年来,雷达隐身涂料正向 薄涂层、宽频带和高效能方向发展,并不断开发出新型吸波涂料。
<1>铁氧体吸波
涂料: 在涂料中 加入铁氧体,如锰 -锌、镍-锌、锂锌、锂-钛等不 同系列,这种涂料 的涂装工艺简单, 使用方便,但是增 加飞行器的消极 重量,涂层剥离强 度低、吸收频带 窄、涂层厚和耐 高温性能差
金属粉吸波材料:金属粉具 有居里温度高，温度稳定 性好，微波磁导率大，介 电常数大等优点。通过改 变多相超细磁性金属粉末 的混合比例，可以调节材 料的电磁参数，取得较理 想的吸波效果。目前主要 使用的磁性金属粉是微米 级（1～10μ m）纯的Fe、 Co、Ni 及其合金粉
高温吸波涂料:对于飞机的发 动机，由于工作温度很高， 绝大部分磁性吸收剂的居里 温度较低，在高温下失去磁 性而达不到隐身吸波性能， 而涂层材料与金属部件的热 膨胀系数差异较大，在高低 温反复热冲下，涂层易出现 开裂及剥落等现象。因此， 飞机高温部分的隐身材料必 须使用高温吸波材料。碳化 硅具有普通吸收剂所不具备 的理想的耐高温性能，是制 备多波段吸波材料的主要成 分，应用前景广阔。
技术可大大降低防御系统执行监视、火 控和杀伤三个功能的概率，由此可大幅 度提高目标物的生存能力，因此隐形涂 料越来越受到世界各军事强国以及战云 密布的国家重视，美、俄、法、德、日、 印度、瑞典、加拿大、以色列、韩国和 荷兰等均进行了这方面的应用和开发国。
从美国著名的F-117A战机,到 21世纪超低空新霸王“ 科曼 奇”RA H 一6 隐身直升机,西 方发达国家对隐形涂料的研究 如今已取得了一系列实质性进 展,总体上以美国为主,已报导 基于聚苯胺或“ 有机金属” 的导电聚合物正在美国内华达 州的绝密养马人湖空军基地进 行试验, 据说这些材料几乎同 时能改变亮度和颜色。 我国的隐身涂料近几年发展迅 猛,像歼-20采用了隐身设计， 高校以北航、国防科大、上海 交大等研究比较成熟，但总体 上处于研究阶段，落后西方国 家较多。
(3)等离子体涂料 等离子体隐形涂料以钋一210、锔一242、锶一90等放射性同位 素为原料，涂于飞行器的特定部位，飞行器飞行过程中放射出 强射线，高能粒子促使空气电离形成等离子体层，包覆在飞行 器表面，其吸收性能在1~20 GHz范围内衰减可达17 dB. 等离子 体涂料因采用放射性同位素为原料，成本较高，并且等离子体 涂料涂覆在飞行器表面，随放射性元素的衰变和涂膜性能的变 化，维修成本相对较高.
3>半导体颜料 掺杂半导体在涂料中所占的百分比一般在10％～90％， 粒子形状通常为细杆状、细片状和扁平状；尺寸大小一 般为5～100µm。最常见的掺杂半导体材料是SnO2 和 In2O3。由于它们具有以下特点：(1)较低的红外发射率， 符合红外隐身的要求；(2)颜色偏淡，有良好的多频段毖 身兼容基础，可通过掺杂控制红外隐身谱，改变发射率。 从而使它们在红外隐身涂料研究中占有一席之地。
视黄基席夫碱盐:非铁氧体类型，黑色， 与石墨相似,此为用于雷达吸收涂料的主 要成分，它具有良好的雷达反射率
多色涂层用着色聚合物: 又称为变色材料, 主 要是利用光或电来改变材料的氧化和还原状 态，或改变顺反异构物分子的排列，以达到 材料对于不同光谱选择性的吸收能力
其他材料如导电纤维、稀土元素、高分子 导电体、超细金属粉末等在此不一一介绍
视黄基席夫碱盐吸 波涂料: 视黄基席夫 碱盐是一种有机化 合物,该化合物在受 到雷达电磁波作用 时,其原子会进行一 种轻微而短暂的重 新排列,从而吸收电 磁能量。其对雷达 波能量的吸收大于 磁性耗能型吸波材 料,而重量却仅是磁 性吸波材料的十分 之一
手性吸波材料是一 种具有螺旋结构的 物质，它是指与其 镜像不存在几何对 称性，能通过任何 操作使其与镜像重 合的材料。在实际 应用中主要分为本 征手性材料和结构 手性材料。目前国 内外，手性材料吸 收剂的原料多为金 属导体，陶瓷和聚 苯胺，且以单组分 或复合组分树脂作 为基体
稀土吸波涂 料: 稀土元素 吸波涂料是 新开发研制 的一类吸波 涂料,其以稀 土磁性材料 为吸收剂。 另外,稀土元 素常作为添 加剂加在其 它吸波涂料 中,用以调节 吸波材料的 电磁参数.
二、红外隐形涂料 (1)原理:所谓红外隐身，就是采用屏蔽、低发射率涂料、红外抑 制等措施来改变目标的红外辐射波段或降低红外辐射强度，以 隐蔽目标的红外辐射特征信息，从而实现目标的低可探测性,相 应的计算公式可参考在斯蒂芬一玻尔兹曼定律：W=σεT4红外隐 身涂料也叫中远红外伪装涂料，它可以使3～5µm和8～14µm工 作波段的红外探测器难以探测到目标。