隐身材料ppt课件
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3隐身材料217
• 自70年代中期以来，美、前苏联、英、德等国都拨出大量经费加强
隐身技术的研究，其中美国正式制订了隐身计划(stealth project)， 由1977年初开始实施，1977年8月的经费已达1亿美元。实际上，
1977年11月美国就已试飞了XST试验隐身机。
• 从80年代以来，飞机隐身技术有了重大突破。这方面，美国处于领
英国的隐身潜艇
•
隐身技术作为一项高技术，与激光武器、巡航导弹被称
为军事科学最新的三大技术成就 。美、俄、日、英、法、
德等发达国家都拨出大量经费来加强隐身技术的研究，美
国将隐身技术列为1990—2000年优先发展的17项技术 第2位，可以说，目前隐身技术已进人全面发展和推广应 用的阶段。
• 隐身技术包含的内容很多，其中，隐身材料是隐身技术的
(2)响应频带宽
• 雷达的工作频带很宽，大约在1—l40GHz范围，且还在拓
宽。理想的吸波涂料是在1—l40GHz频段内有相同的反射 率，但实际上带宽和低反射率是矛盾的，特别是干涉型涂 料带宽都很窄。为了获得宽带的材料，一般采用多层涂层， 却又增加了厚度和质量。可见对带宽也应有一个合理的取
值。对隐身飞行器，吸波涂料的主要覆盖频段应为L、S、
雷达隐身也可称为微波隐身。
• 微波一般是指波长从1m到1mm的电磁波，相应的频率范
围为0.3—300GHz。有人把1mm—0.1mm的波段也划
入微波范围。
• 微波波段细分为分米波(波长16dm—1 m)、厘米波
(1cm—1dm)、毫米波(1mm—1cm)，把0.1—1mm波 段称为亚毫米波。通常把微波中的常用波段以代号表示。 据统计，世界各种雷达的主要工作波段为L、S、C、X、
减少RCS值。
飞机隐身涂层ppt课件
31
激光隐身技术采取的主要手段
•
实现激光隐身技术的途径主要有外形技术和
材料技术，其中外形技术是通过目标的非常规外形
设计降低其雷达散射截面（LRCS）；而材料技术
是采用能吸收激光的材料或在表面上涂覆吸波涂层
使其对激光的吸收率大，反射率小，以达到隐身的
目的。因为外形设计只能散射30%左右的雷达波，
且很难找到LRCS与气动力学俱佳的外形，因此要
14
• 隐身涂层要求在尽量宽的频带内，用尽量 薄的涂层，尽量轻的材料，所得到涂层的 吸雷达波能力最强，即追求薄涂层、宽频、 强吸收的效果。
15
• 按材料损耗机理，吸波材料可分为电损耗 型和磁损耗型。电损耗型包括电阻型和电 介质型两种。
• 按吸收机理，吸波材料可分为吸收型和干 涉型两类。
• 按化学成分，吸波材料可分为无机吸波材 料和有机高分子吸波材料。
22
• 材料的红外辐射特性决定于材料的温度和 发射率。红外隐身材料也可相应分为两类： 控制发射率的材料和控制温度的材料。
• 红外隐身涂层具有低发射率，高反射率， 在红外线辐射频段才有良好的隐身效果。
23
• 红外隐身涂料的构成一般由填料和黏结剂两部分 组成。
• 目前用于热红外隐身涂料配方中的填料大致分为 如下几类:金属填料、着色填料、半导体填料等。
41
测试方法
42
红外隐身涂层隐身测试 雷达波反射率测试
激光后向散射特性测试
43
一 红外隐身涂层隐身测试
• 我们主要从三太方面检验红外隐身涂层隐 身效果:
• 1是可见光和近红外波段反射率检测 • 2是8～14μ m波段发射率的检测 • 3是材料的导热系数测量
7
隐身技术
激光隐身技术采取的主要手段
•
实现激光隐身技术的途径主要有外形技术和
材料技术，其中外形技术是通过目标的非常规外形
设计降低其雷达散射截面（LRCS）；而材料技术
是采用能吸收激光的材料或在表面上涂覆吸波涂层
使其对激光的吸收率大，反射率小，以达到隐身的
目的。因为外形设计只能散射30%左右的雷达波，
且很难找到LRCS与气动力学俱佳的外形，因此要
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• 隐身涂层要求在尽量宽的频带内，用尽量 薄的涂层，尽量轻的材料，所得到涂层的 吸雷达波能力最强，即追求薄涂层、宽频、 强吸收的效果。
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• 按材料损耗机理，吸波材料可分为电损耗 型和磁损耗型。电损耗型包括电阻型和电 介质型两种。
• 按吸收机理，吸波材料可分为吸收型和干 涉型两类。
• 按化学成分，吸波材料可分为无机吸波材 料和有机高分子吸波材料。
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• 材料的红外辐射特性决定于材料的温度和 发射率。红外隐身材料也可相应分为两类： 控制发射率的材料和控制温度的材料。
• 红外隐身涂层具有低发射率，高反射率， 在红外线辐射频段才有良好的隐身效果。
23
• 红外隐身涂料的构成一般由填料和黏结剂两部分 组成。
• 目前用于热红外隐身涂料配方中的填料大致分为 如下几类:金属填料、着色填料、半导体填料等。
41
测试方法
42
红外隐身涂层隐身测试 雷达波反射率测试
激光后向散射特性测试
43
一 红外隐身涂层隐身测试
• 我们主要从三太方面检验红外隐身涂层隐 身效果:
• 1是可见光和近红外波段反射率检测 • 2是8～14μ m波段发射率的检测 • 3是材料的导热系数测量
7
隐身技术
《功能材料隐身》课件
隐身技术重要性
在现代战争和国防安全中，隐身技术 对于提高武器装备的生存能力和突防 能力具有重要意义。
功能材料在隐身技术中的应用
1 2
功能材料在雷达隐身中的应用
利用吸波材料、导电高分子材料等，吸收和散射 雷达波，降低目标的雷达散射截面。
功能材料在红外隐身中的应用
利用热辐射控制材料、红外遮蔽材料等，降低目 标的红外辐射强度，实现红外隐身。
热损耗型功能材料隐身案例
总结词
利用热损耗型功能材料可以有效地吸收和散射热辐射， 从而达到隐身效果。
详细描述
热损耗型功能材料主要通过材料的热物理性质实现对热 辐射的损耗。这些材料能够将热辐射转化为热能，并通 过材料的热传导和热对流将热量散失到环境中。常见的 热损耗型功能材料包括热辐射涂层、隔热材料等。
磁损耗型功能材料
总结词
具有高磁导率、低磁损耗特性，通过吸收和散射电磁波达到 隐身效果。
详细描述
磁损耗型功能材料如铁氧体、磁性纤维等，具有高磁导率、 低磁损耗的特性。这类材料能够吸收和散射电磁波，减少电 磁波的反射和传播，降低目标的雷达散射截面，实现隐身效 果。
热损耗型功能材料
总结词
具有高热导率、低热容特性，通过快速散热降低红外辐射实现隐身效果。
可见光隐身的原理与技术
可见光隐身原理
通过降低目标的反射率和改变目标的颜色 等方式，降低目标在人眼和可见光探测器
上的信号强度，从而达到隐身的目的。
迷彩涂料
采用与环境颜色相近的涂料，降低目标的 可见性。
可见光隐身技术
采用迷彩涂料、光学伪装等技术手段，实 现可见光隐身。
光学伪装
通过使用光学仪器和装置，改变目标的颜 色和形状，使其与周围环境融为一体，从 而提高目标的隐身性能。
在现代战争和国防安全中，隐身技术 对于提高武器装备的生存能力和突防 能力具有重要意义。
功能材料在隐身技术中的应用
1 2
功能材料在雷达隐身中的应用
利用吸波材料、导电高分子材料等，吸收和散射 雷达波，降低目标的雷达散射截面。
功能材料在红外隐身中的应用
利用热辐射控制材料、红外遮蔽材料等，降低目 标的红外辐射强度，实现红外隐身。
热损耗型功能材料隐身案例
总结词
利用热损耗型功能材料可以有效地吸收和散射热辐射， 从而达到隐身效果。
详细描述
热损耗型功能材料主要通过材料的热物理性质实现对热 辐射的损耗。这些材料能够将热辐射转化为热能，并通 过材料的热传导和热对流将热量散失到环境中。常见的 热损耗型功能材料包括热辐射涂层、隔热材料等。
磁损耗型功能材料
总结词
具有高磁导率、低磁损耗特性，通过吸收和散射电磁波达到 隐身效果。
详细描述
磁损耗型功能材料如铁氧体、磁性纤维等，具有高磁导率、 低磁损耗的特性。这类材料能够吸收和散射电磁波，减少电 磁波的反射和传播，降低目标的雷达散射截面，实现隐身效 果。
热损耗型功能材料
总结词
具有高热导率、低热容特性，通过快速散热降低红外辐射实现隐身效果。
可见光隐身的原理与技术
可见光隐身原理
通过降低目标的反射率和改变目标的颜色 等方式，降低目标在人眼和可见光探测器
上的信号强度，从而达到隐身的目的。
迷彩涂料
采用与环境颜色相近的涂料，降低目标的 可见性。
可见光隐身技术
采用迷彩涂料、光学伪装等技术手段，实 现可见光隐身。
光学伪装
通过使用光学仪器和装置，改变目标的颜 色和形状，使其与周围环境融为一体，从 而提高目标的隐身性能。
隐身材料(中文版)资料课件
隐身材料的数学模型通常包括电磁场方程、波动方程等偏 微分方程，以及各种边界条件和初始条件。通过数值计算 方法，可以求解这些方程，获得电磁波在隐身材料中的传 播特性和行为模式。
03
隐身材料的发展历程
隐身材料的历史背景
早期的隐身材料
最早的隐身材料可以追溯到二战时期 ，当时德国和英国等国家开始研究雷 达吸波材料，用于减少飞机和舰艇被 雷达探测到的可能性。
05
隐身材料的市场前景
隐身材料的市场需求
军事应用
隐身材料在军事领域具有广泛的应用 ，如隐形战斗机、雷达干扰设备等， 随着军事技术的不断发展，对隐身材 料的需求也在不断增加。
民用领域
除了军事应用外，隐身材料在民用领 域也有广阔的应用前景，如航空航天 、电子通信、生物医疗等，随着科技 的进步，这些领域对隐身材料的需求 也在逐渐增长。
隐身材料的应用领域
军事领域
隐身材料广泛应用于军事领域， 如战斗机、轰炸机、导弹、卫星 等武器装备和战略目标的隐身涂 层，以提高生存率和突防能力。
民用领域
随着科技的发展，隐身材料也逐 渐应用于民用领域，如建筑、汽 车、电子设备等领域的电磁屏蔽 和防护涂层。
02
隐身材料的原理
隐身材料的工作原理
隐身材料的工作原理主要是通过特定 的材料结构和特性，吸收、散射或干 涉电磁波，使其在特定方向上难以被 探测和识别。
用。
需要注意的是，化学合成法可能 会产生环境污染和废料处理等问 题，因此需要采取相应的环保措
施。
物理制备法
物理制备法是通过物理手段，如磁场、电场、等离子体等，将原材料转化为隐身材 料的方法。
该方法具有制备条件温和、对环境友好、产品纯度高等优点，因此在一些特殊需求 的隐身材料制备中具有一定的优势。
03
隐身材料的发展历程
隐身材料的历史背景
早期的隐身材料
最早的隐身材料可以追溯到二战时期 ，当时德国和英国等国家开始研究雷 达吸波材料，用于减少飞机和舰艇被 雷达探测到的可能性。
05
隐身材料的市场前景
隐身材料的市场需求
军事应用
隐身材料在军事领域具有广泛的应用 ，如隐形战斗机、雷达干扰设备等， 随着军事技术的不断发展，对隐身材 料的需求也在不断增加。
民用领域
除了军事应用外，隐身材料在民用领 域也有广阔的应用前景，如航空航天 、电子通信、生物医疗等，随着科技 的进步，这些领域对隐身材料的需求 也在逐渐增长。
隐身材料的应用领域
军事领域
隐身材料广泛应用于军事领域， 如战斗机、轰炸机、导弹、卫星 等武器装备和战略目标的隐身涂 层，以提高生存率和突防能力。
民用领域
随着科技的发展，隐身材料也逐 渐应用于民用领域，如建筑、汽 车、电子设备等领域的电磁屏蔽 和防护涂层。
02
隐身材料的原理
隐身材料的工作原理
隐身材料的工作原理主要是通过特定 的材料结构和特性，吸收、散射或干 涉电磁波，使其在特定方向上难以被 探测和识别。
用。
需要注意的是，化学合成法可能 会产生环境污染和废料处理等问 题，因此需要采取相应的环保措
施。
物理制备法
物理制备法是通过物理手段，如磁场、电场、等离子体等，将原材料转化为隐身材 料的方法。
该方法具有制备条件温和、对环境友好、产品纯度高等优点，因此在一些特殊需求 的隐身材料制备中具有一定的优势。
材料前沿-隐身材料PPT课件
组成：树脂基体+吸收剂
特点：
1）薄：1mm，0.5mm，适于飞行器 2）面密度：1mm，3kg 3）宽：2~18GHz，8dB 4）耐久性：差
最新课件
21
三、雷达吸波材料
2.2 吸波涂料的组成及特点
树脂基体：
氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、环氧、聚氨酯、聚 氨酯改性环氧
要求：
1）附着力高
2）韧性好
3）填充量大
13.53米 35.42米 10394公斤 635公里/小时 20500米 5560公里 42小时
最新课件
12
二、主要侦察手段
全球鹰”无人机的侦察能力可达： 光电系统分辨率0.08米,合成孔径雷达分辨率0.3
米
最新课件
13
二、主要侦察手段
2、航空侦察
最新课件
14
三、雷达吸波材料
1、雷达吸波材料的基本概念
最新课件
10
二、主要侦察手段
2、航空侦察
“全球鹰”大型无人侦察机：安装光电/红外传感器、 合成孔径雷达、威胁报警系统和干扰箔条投放系统。 在20000米高空可识别地面各种飞机、导弹和车辆。
最新课件
11
二、主要侦察手段
2、航空侦察
“全球鹰” 主要性能参数：
长 翼展 最大起飞质量 巡航速度 实用升限 活动半径 续航时间
最新课件
3
一、 基 本 概 念
3、侦察手段
雷达侦察：不受天气影响，距离远 合成孔径、多普勒、相控阵 预警、战略、火控
红外侦察：精度高，温度敏感 可见光、近红外、热红外 地面设施、地面装备、单兵
最新课件
4
一、 基 本 概 念
4、隐身与伪装
隐身技术（通常指雷达隐身）： 通过改变外形、使用吸波材料等手段，降低目标
特点：
1）薄：1mm，0.5mm，适于飞行器 2）面密度：1mm，3kg 3）宽：2~18GHz，8dB 4）耐久性：差
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21
三、雷达吸波材料
2.2 吸波涂料的组成及特点
树脂基体：
氯化橡胶、氯磺化聚乙烯、环氧、聚氨酯、聚 氨酯改性环氧
要求：
1）附着力高
2）韧性好
3）填充量大
13.53米 35.42米 10394公斤 635公里/小时 20500米 5560公里 42小时
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12
二、主要侦察手段
全球鹰”无人机的侦察能力可达： 光电系统分辨率0.08米,合成孔径雷达分辨率0.3
米
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13
二、主要侦察手段
2、航空侦察
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14
三、雷达吸波材料
1、雷达吸波材料的基本概念
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10
二、主要侦察手段
2、航空侦察
“全球鹰”大型无人侦察机：安装光电/红外传感器、 合成孔径雷达、威胁报警系统和干扰箔条投放系统。 在20000米高空可识别地面各种飞机、导弹和车辆。
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11
二、主要侦察手段
2、航空侦察
“全球鹰” 主要性能参数：
长 翼展 最大起飞质量 巡航速度 实用升限 活动半径 续航时间
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3
一、 基 本 概 念
3、侦察手段
雷达侦察：不受天气影响，距离远 合成孔径、多普勒、相控阵 预警、战略、火控
红外侦察：精度高，温度敏感 可见光、近红外、热红外 地面设施、地面装备、单兵
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一、 基 本 概 念
4、隐身与伪装
隐身技术（通常指雷达隐身）： 通过改变外形、使用吸波材料等手段，降低目标
《隐身复合材料》课件
3
未来
随着技术的进步和研发工作的持续进行，隐身复合材料将继续发展并应用于更多领域。
隐身复合材料的优势和局限性
1 优势
隐身复合材料可以显著减少目标物体的侦测 距离，提高作战效果和保护战斗人员的生命 安全。
2 局限性
隐身复合材料的制造成本较高，且由于技术 限制，其隐身效果可能在特定条件下受到影 响。
身复合材料的未来发展趋势
隐身复合材料的定义和原理
定义
隐身复合材料是一种由多种材料组合而成的结 构，可以减少目标物体的雷达和红外反射，使 其在探测中更难被发现。
原理
隐身复合材料利用材料中的特殊结构和成分， 将雷达波和红外辐射吸收、散射或减弱，从而 减少目标物体的反射信号。
隐身复合材料的种类及用途
飞机
隐身复合材料被广泛用于隐形战 斗机和无人机中，以减少雷达波 的反射，提高隐身能力。
《隐身复合材料》PPT课 件
在本课件中，我们将探讨隐身复合材料的定义、原理、种类、用途以及它们 在研发与应用中的进展，以及它们的优势和局限性。我们还将展望隐身复合 材料的未来发展趋势。
引言
隐身复合材料是一种关键的技术，被广泛应用于军事和航空航天领域，旨在减少目标物体对雷达波和其他探测 技术的反射。让我们了解更多关于这一引人入胜的技术。
舰艇
隐身复合材料也被应用于军舰和 潜艇上，以减少水下声纳和雷达 的侦测距离。
士兵
隐身复合材料的发展使得士兵能 够在战场上更好地隐藏自己，提 高战场生存能力。
隐身复合材料的研发与应用进展
1
研发
科学家和工程师不断探索新的材料和制造技术，以改进隐身复合材料的性能和可靠性。
2
应用
隐身复合材料已经成功应用于多个军事项目和航空航天领域，提供了更高的隐身性能。
隐身材料中文资料PPT课件
第28页/共31页
2021/7/31
第29页/共31页
The End Thank you for attention!
第30页/共31页
感谢您的观看！
2021/7/31
第31页/共31页
第9页/共iC 吸收剂
ZnO 吸收剂
Characters
密度低(质轻) 惰性气氛耐高温
电性能可调 来源广泛 电导率较高 高温易氧化
Characters
Characters
高温稳定性优越 介电性能可调 纯SiC介电损耗较低
高温稳定性优越 介电性能可调 纯ZnO介电损耗较低
(a) Swirl shape
(b) “T” shape
异型截面纤维的叶片顶端的曲率明显大于圆截面纤维,
叶片顶端可以富集电荷而产生偶极子, 在电磁波作用下
产生振荡, 异型截面纤维吸波机理的理解还不够深入,
还有待于进一步研究。
(c) “C” shape
(d) Cross shape
Fig.2 Microwave absorbing silicon carbide fibers with non-circular section
图1 苯分子的离域π键
第12页/共31页
中空多孔炭纤维吸收剂
(a)1℃/min (b)2℃/min (c)3℃/min (d)4℃/min
图2 不同预氧化升温速率、同一碳化条件下获得 的HPCFs截面S第E1M3页形/貌共3图1页
中空多孔炭纤维吸收剂
图3 HPCFs体电导率随预氧化升温速率的变化关系曲线
第14页/共31页
中空多孔炭纤维吸收剂
图4 HPCFs体电导率随碳化升温速率的变化关系曲线
第15页/共31页
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第9页/共iC 吸收剂
ZnO 吸收剂
Characters
密度低(质轻) 惰性气氛耐高温
电性能可调 来源广泛 电导率较高 高温易氧化
Characters
Characters
高温稳定性优越 介电性能可调 纯SiC介电损耗较低
高温稳定性优越 介电性能可调 纯ZnO介电损耗较低
(a) Swirl shape
(b) “T” shape
异型截面纤维的叶片顶端的曲率明显大于圆截面纤维,
叶片顶端可以富集电荷而产生偶极子, 在电磁波作用下
产生振荡, 异型截面纤维吸波机理的理解还不够深入,
还有待于进一步研究。
(c) “C” shape
(d) Cross shape
Fig.2 Microwave absorbing silicon carbide fibers with non-circular section
图1 苯分子的离域π键
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中空多孔炭纤维吸收剂
(a)1℃/min (b)2℃/min (c)3℃/min (d)4℃/min
图2 不同预氧化升温速率、同一碳化条件下获得 的HPCFs截面S第E1M3页形/貌共3图1页
中空多孔炭纤维吸收剂
图3 HPCFs体电导率随预氧化升温速率的变化关系曲线
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中空多孔炭纤维吸收剂
图4 HPCFs体电导率随碳化升温速率的变化关系曲线
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隐身材料PPT课件
希望利用智能隐身材料制成涂层，达到真正意义上 的变色龙隐身。
32
美国空军怀特实验室，研究了一种聚苯胺基复合材料，可用 于调节飞机蒙皮的亮度和颜色。
智能化视觉隐身， 使武装直升机成为一条 “变色龙”，难以被敌方 发现、跟踪和攻击，大大 提升了自身的战场生存能 力。
美军科曼奇隐身直升机
33
美军纳蒂克研究中心，研制的自动变色布，通过装在衣服上 的微传感器作用，使这种布料可随地面和背景的变化而自动变色。
(2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但在 技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要
抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。
11
二 雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
12
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有 辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信 息的一种无线电技术。
发射机
R
收发转换开关
发反射射的的电电磁磁波波
目标
天线
反发射的的电电磁磁波波
信号处理机
接收机
系统噪声
环境噪声＋电磁干扰
数据处理机
终端设备
13
雷达频率和电磁波频谱
波长 100 km 10 km
1 km
100 m
10 m
1m
10 cm
1 cm
1 mm 0.1 mm
甚低频 低频 (超长波) (长波)
音频 视频
中频 (中波)
广播段
39
材料导电能力的差异与原因:
根据导电性
绝缘体 （电导率σ≤10-10S/cm) 半导体 （σ=10-10-102S/cm) 导 体 （σ=102-106S/cm） 超导体 （σ→∞）
能带间隙 (Energy Band Gap)：金属之Eg值几乎为 0eV ，半导体材料Eg值在1.0-3.5eV之间，绝缘体之 Eg值则远大于3.5 eV。
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美国空军怀特实验室，研究了一种聚苯胺基复合材料，可用 于调节飞机蒙皮的亮度和颜色。
智能化视觉隐身， 使武装直升机成为一条 “变色龙”，难以被敌方 发现、跟踪和攻击，大大 提升了自身的战场生存能 力。
美军科曼奇隐身直升机
33
美军纳蒂克研究中心，研制的自动变色布，通过装在衣服上 的微传感器作用，使这种布料可随地面和背景的变化而自动变色。
(2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但在 技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要
抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。
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二 雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
12
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有 辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信 息的一种无线电技术。
发射机
R
收发转换开关
发反射射的的电电磁磁波波
目标
天线
反发射的的电电磁磁波波
信号处理机
接收机
系统噪声
环境噪声＋电磁干扰
数据处理机
终端设备
13
雷达频率和电磁波频谱
波长 100 km 10 km
1 km
100 m
10 m
1m
10 cm
1 cm
1 mm 0.1 mm
甚低频 低频 (超长波) (长波)
音频 视频
中频 (中波)
广播段
39
材料导电能力的差异与原因:
根据导电性
绝缘体 （电导率σ≤10-10S/cm) 半导体 （σ=10-10-102S/cm) 导 体 （σ=102-106S/cm） 超导体 （σ→∞）
能带间隙 (Energy Band Gap)：金属之Eg值几乎为 0eV ，半导体材料Eg值在1.0-3.5eV之间，绝缘体之 Eg值则远大于3.5 eV。
电磁隐身超材料幻灯片课件
(b)010101…/010101…, (c) 010101…/101010…,
Part 3
目前工作
Part Three
用于缩减RCS的极化转化超表面
极化转化超表面，主要通过对入射波反射相位的调控，一块超前90度，一块滞后90 度，实现180度的相位差，利用相位相消，实现波束分裂，从而形成漫反射，有效 降低单站RCS。
Part Two
2.3.3 地幔斗篷(Mantle cloaks）
地幔斗篷的概念由Andrea Alu在 2009 年首次提出。该方法使用超薄共形的新型人 工电磁表面覆盖隐身目标，通过调整表面单 元的形状和尺寸，合成有效的平均表面阻抗, 来调节新型人工电磁表面上的表面电流。斗 篷上产生反相的散射场与隐身目标的散射场 产生相消干涉，因此减少了整个系统的可见 性。
Part Two
2.3.2 人工磁导体复合材料(AMC)
人 工 磁 导 体 (AMC) 即 高 阻 抗 表 面 ， 由 特定形状的单元结构周期性排列而成。
2007年，Paquay等人首次提出将AMC 应用于减小目标RCS中。AMC的反射相位 为 0°, 而 理 想 电 导 体 (PEC) 的 反 射 相 位 为 180°，将这两种反射相位相差180°的单元 组合成棋盘结构，反射波能够相互干涉， 使来波能量衰减,同时将后向散射峰转移到 其他方向。能够显著减小后向雷达散射截 面，实现目标的隐身。
图1.2 左手材料单元
Part One
1.2 左手材料
当电磁波在介电常数和磁导率同时为负值的媒质中传播，电场 E 、 磁场 H 以及波矢量 k 符合左手定则。
电磁波在左手材料中传播时具有了与坡 印廷矢量 S 方向相反的波矢量 k ，因而会 引起一系列不同寻常的电磁特性，如: 负折射、逆 Snell 效应、逆 Doppler 效应、 反向切伦科夫辐射等。
红外隐身材料讲述课件
03
红外隐身材料的性能评 价与测试
红外隐身材料的性能评价指标
反射率
衡量材料反射红外光的 能力，反射率越低，红
外隐身效果越好。
发射率
衡量材料发射红外光的 能力，发射率越低，红
外隐身效果越好。
吸收率
衡量材料吸收红外光的 能力，吸收率越低，红
外隐身效果越好。
透过率
衡量材料透过红外光的 能力，透过率越高，红
多层结构设计
采用多层结构设计和材料 组合，实现多波段的红外 隐身效果。
表面涂层技术
在材料表面涂覆一层具有 低反射率和低发射率的涂 层，提高红外隐身性能。
04
红外隐身材料的应用案 例与前景
红外隐身材料在军事领域的应用案例
战斗机红外隐身涂层
通过在战斗机表面涂覆红外隐身材料，降低飞机在红外成像侦查 中的可见性，提高生存能力。
1 2
高效光谱选择性技术
实现材料对目标红外辐射的强吸收和低发射特性 ，同时保持材料在可见光和近红外波段的透明性 。
高热稳定性技术
确保材料在高温环境下仍能保持稳定的红外隐身 性能。
3
多层膜系设计技术
通过多层膜系结构设计，实现对不同波段红外辐 射的协同作用，提高材料的红外隐身效果。
红外隐身材料的制备方法
溶胶凝胶法
物理气相沉积法
将原料溶液通过溶胶凝胶过程转化为 凝胶，再经热处理得到红外隐身材料 。该方法适用于制备大面积、均匀的 红外隐身薄膜。
利用物理方法将材料蒸发或溅射到基 材表面，形成一层薄膜。该方法适用 于制备具有特殊结构和性能的红外隐 身材料。
化学气相沉积法
将反应气体在一定条件下反应，生成 所需的物质并沉积在基材表面，形成 一层薄膜。该方法适用于制备高纯度 、高性能的红外隐身材料。
《功能材料隐身》PPT课件
隐身衣
谢谢！
主要内容
隐身材料的主要类型 负折射率概念 隐身衣原理 隐身衣的研究进展
隐身材料的主要类型
声隐身材料 雷达隐身材料 红外隐身材料 可见光隐身材料 激光隐身材料
雷达隐身材料
F22猛禽
B2 幽灵
猛禽伴飞幽灵
可见光隐身材料—隐身衣
负折射现象 负折射现象是俄国科学家Veselago在1968 年提出的：当 光波从具有正折射率的材料入射到具有负折射率材料的界 面时，光波的折射与常规折射相反，入射波和折射波处于 界面法线方向同一侧。也就是说，在这种材料中，光出现 了异常传播，出现了扭曲的现象。
视觉隐身技术
在自然界中，光线总是正折射的，所以光线的 偏折有着天然的限制，而负折射材料则打破了 这种限制。 要实现材料的隐身，最关键的技术就是制造出 能扭曲可见光波的材料，只要制造出性能合适 的材料，实用的“隐身衣”完全可能在近期问 世。而负折射材料既可以实现这种光的扭曲。
电磁波沿曲线传播
电磁波的传播方向取决于介质的性质
两种材料
一种用纳米金属网状结构来逆转光的方向
一种采用的是纤细的纳米银线。
纳米材料具有纳米效应使其具有传统材料所不具 备的奇异或反常的物理、化学特性，比如说负折 射率。
超材料
具有隐形能力的超材料显微照片 （左）和结构示意图（右）。
超材料，是纳米级的，比 一张纸还要薄约十分之一
加拿大“超隐形生物科技”公司研制的隐形衣。
隐身衣的基本原理
人之所以能看到物体，是因为物体阻 挡了光波通过。如果有一种材料覆盖 在物体表面，能引着被物体阻挡的光 线弯曲并“绕着走”，那么光线就似乎变得“不存在”了，也 就实现了视觉隐形。
隐身衣的基本原理
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6
美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没有 像JSTARS这样的系统是不会参战的”。
雷达舱
设备操作人员
JSTARS，美军军事新概念的产物，即“联合监视 目标攻击雷达系统” ，由波音公司707/300客机改装 而成 。
7
为了提高武器装备在战场上生存、突防和纵深打 击能力，隐身技术应运而生。
隐身技术：降低目标的雷达、红外、激光的可探 测信号特征，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。
17
3.1 吸波原理
入射波
反射波 折射波
18
要想对电磁波进行有效的吸收：
(1) 使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电磁 波的直接反射。
介质对电磁波的 反射系数为：
Z和Z0分别是介质的特性阻抗和自由空间的波阻抗
19
(2) 电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁 波进行有效的吸收和衰减。
能量损耗: tanD= tanDE + tanDM = Ed/Ec+ Ld/Lc
14
频带 3 MHz–30 MHz 30 MHz–1000 MHz
300 MHz–2000 MHz 2000 MHz–8000MHz 8000 MHz–27 GHz
12 GHz–40GHz
110 GHz–300 GHz
雷达的分类
特点 电离层反射 天线尺寸大
电离层折射传播 大天线
中等尺寸天线 中等测量精度
隐身材料简介
1
内容
➢隐身技术的提出 ➢雷达工作原理简介 ➢吸波材料 ➢智能隐身技术 ➢导电高分子材料
2
一 隐身技术的提出
现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发 展 ，对传统武器装备的战场生存构成的严重威 胁。
3
在二次世界大战末期 生产出了10cm的SCR584 炮 瞄 雷 达 ， 使 高 射 炮命中率提高了十倍
小天线 精密测量 非常小的天线 高的测量精度 有大气和降雨损耗 严重的大气和降雨损耗
应用 超视距Biblioteka 达搜索雷达搜索雷达 多功能雷达
跟踪雷达 机载雷达 短程雷达 精密制导雷达
空—空雷达
15
电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收
雷达利用波的反 射来探测物体
把入射的 波吸收掉
16
三 吸波材料
吸波材料：将电磁波转换为其他形式的能 量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的材 料。
雷达向高分辨、多波段、多 极化方向发展
红外成像技术和激光探测技术 的发展
23
目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统能 够从背景中发现和识别目标的基础。
红外成像图:
24
相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的， 为了减小目标和背景的可探测性有差别: 20世纪80年代，美国首先提出了智能隐身材料的概念
铁系
• 铁氧体 • 金属铁
微粉 • 多晶铁
纤维
碳系
• 石墨、 乙炔、 炭黑
• 碳纤维 • 碳纳米
管
陶瓷系
• 碳化硅 • 碳化硅
复合材 料
其他类
• 导电高 分子
• 手性材 料
• 等离子 体材料
22
四 智能隐身技术
4.1 智能隐身材料的提出
能传 满统 足的 隐隐 身身 的材 要料 求已
经 不
普通的隐身材料目标单一，只 能被动的抑制目标的特征信号
高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 (短波) (超短波) (分米波) (厘米波) (毫米波)
雷达频率
微波段
亚毫 米波
红外线
频率 3 kHz
30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz 3000 GHz
常用 220MHz-35GHz；实际 3MHz300GHz
飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严重 削弱。
4
越战期间，北越利用50年代的俄式地空导弹击落了 190架美军的战机。
美空军在海湾战争中没有损失1架F-117战机。相比 之下，美军有32架非隐形战机被伊拉克防空火炮或地 空导弹击落。
5
1991年1月29日，JSTARS探测到一个伊军车队， 随即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指 挥战机实施攻击，摧毁了该车队61辆中的58辆。
DL为感应电场D相对于外加电场的滞后相位； DM为感应磁场B相对于外加磁场的滞后相位； Ed为在外加电场下，材料的电偶极矩产生重拍引起的损耗的 量度； Ld为在外加磁场下，材料的磁偶极矩产生重拍引起的损耗量 度； Ec和Lc分别为材料在电场和磁场作用下产生极化和磁化的程 度。
20
3.2 吸波材料的分类
8
隐身技术和雷达技术，就是一种矛和盾的关系
隐身技术是随着雷达技术的发展而发展起来的。
隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间， 起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及 日本等发达国家。
9
F-117A
B-2
10
几个认识上的误区：
(1)隐身是完全“看不见”——隐身技术只是缩短 探测器的有效作用距离，有效压缩敌方反应时间，增 加自身战场生存能力和作战能力。
发反射射的的电电磁磁波波
目标
天线
反发射的的电电磁磁波波
信号处理机
接收机
系统噪声
环境噪声＋电磁干扰
数据处理机
终端设备
13
雷达频率和电磁波频谱
波长 100 km 10 km
1 km
100 m
10 m
1m
10 cm
1 cm
1 mm 0.1 mm
甚低频 低频 (超长波) (长波)
音频 视频
中频 (中波)
广播段
2005年，美国研制出能控制辐射率/反射率涂层
2010年，美国研制出能自动对背景和威胁做出反应的 自适应涂层系统
25
4.2 智能隐身材料的定义
智能隐身材料：能从自身的表层或内部获取关于环 境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出反应，以 改变自身的一种或多种参数，使其很好的与外界协调。
(2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但在 技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要
抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。
11
二 雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
12
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有 辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信 息的一种无线电技术。
发射机
R
收发转换开关
按材料的成型工 艺和承载能力
涂覆型吸波材料 结构型吸波材料
按吸波原理
按材料的损耗 机理
吸收型
干涉型 电损耗型:介质的极化弛豫损耗 磁损耗型:磁滞损耗和磁畴共振
按研究的时期
传统的吸波材料:铁氧体、金属微粉、石墨、 碳化硅、导电纤维等
新型的吸波材料:纳米材料、手性材料、导
电高聚物、多晶纤维等。
21
3.3 几种吸波材料
美国空军参谋长甚至认为：“美国将来如果没有 像JSTARS这样的系统是不会参战的”。
雷达舱
设备操作人员
JSTARS，美军军事新概念的产物，即“联合监视 目标攻击雷达系统” ，由波音公司707/300客机改装 而成 。
7
为了提高武器装备在战场上生存、突防和纵深打 击能力，隐身技术应运而生。
隐身技术：降低目标的雷达、红外、激光的可探 测信号特征，使之难以被探测、识别、跟踪和攻击。
17
3.1 吸波原理
入射波
反射波 折射波
18
要想对电磁波进行有效的吸收：
(1) 使电磁波最大限度进入到材料内部，以减少电磁 波的直接反射。
介质对电磁波的 反射系数为：
Z和Z0分别是介质的特性阻抗和自由空间的波阻抗
19
(2) 电磁波进入材料内部后，要设法对入射的电磁 波进行有效的吸收和衰减。
能量损耗: tanD= tanDE + tanDM = Ed/Ec+ Ld/Lc
14
频带 3 MHz–30 MHz 30 MHz–1000 MHz
300 MHz–2000 MHz 2000 MHz–8000MHz 8000 MHz–27 GHz
12 GHz–40GHz
110 GHz–300 GHz
雷达的分类
特点 电离层反射 天线尺寸大
电离层折射传播 大天线
中等尺寸天线 中等测量精度
隐身材料简介
1
内容
➢隐身技术的提出 ➢雷达工作原理简介 ➢吸波材料 ➢智能隐身技术 ➢导电高分子材料
2
一 隐身技术的提出
现代无线电技术和雷达探测系统的迅猛发 展 ，对传统武器装备的战场生存构成的严重威 胁。
3
在二次世界大战末期 生产出了10cm的SCR584 炮 瞄 雷 达 ， 使 高 射 炮命中率提高了十倍
小天线 精密测量 非常小的天线 高的测量精度 有大气和降雨损耗 严重的大气和降雨损耗
应用 超视距Biblioteka 达搜索雷达搜索雷达 多功能雷达
跟踪雷达 机载雷达 短程雷达 精密制导雷达
空—空雷达
15
电磁波与物体的作用：反射、透射、吸收
雷达利用波的反 射来探测物体
把入射的 波吸收掉
16
三 吸波材料
吸波材料：将电磁波转换为其他形式的能 量（如机械能、电能和热能）而消耗掉的材 料。
雷达向高分辨、多波段、多 极化方向发展
红外成像技术和激光探测技术 的发展
23
目标和背景的可探测性有差别，是各种探测系统能 够从背景中发现和识别目标的基础。
红外成像图:
24
相对目标而言，背景是十分复杂并且不断变化的， 为了减小目标和背景的可探测性有差别: 20世纪80年代，美国首先提出了智能隐身材料的概念
铁系
• 铁氧体 • 金属铁
微粉 • 多晶铁
纤维
碳系
• 石墨、 乙炔、 炭黑
• 碳纤维 • 碳纳米
管
陶瓷系
• 碳化硅 • 碳化硅
复合材 料
其他类
• 导电高 分子
• 手性材 料
• 等离子 体材料
22
四 智能隐身技术
4.1 智能隐身材料的提出
能传 满统 足的 隐隐 身身 的材 要料 求已
经 不
普通的隐身材料目标单一，只 能被动的抑制目标的特征信号
高频 甚高频 特高频 超高频 极高频 (短波) (超短波) (分米波) (厘米波) (毫米波)
雷达频率
微波段
亚毫 米波
红外线
频率 3 kHz
30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz 3000 GHz
常用 220MHz-35GHz；实际 3MHz300GHz
飞机压倒性的进攻力量受到雷达和防空系统的严重 削弱。
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越战期间，北越利用50年代的俄式地空导弹击落了 190架美军的战机。
美空军在海湾战争中没有损失1架F-117战机。相比 之下，美军有32架非隐形战机被伊拉克防空火炮或地 空导弹击落。
5
1991年1月29日，JSTARS探测到一个伊军车队， 随即把目标信息传送给战场空中指挥与控制中心，指 挥战机实施攻击，摧毁了该车队61辆中的58辆。
DL为感应电场D相对于外加电场的滞后相位； DM为感应磁场B相对于外加磁场的滞后相位； Ed为在外加电场下，材料的电偶极矩产生重拍引起的损耗的 量度； Ld为在外加磁场下，材料的磁偶极矩产生重拍引起的损耗量 度； Ec和Lc分别为材料在电场和磁场作用下产生极化和磁化的程 度。
20
3.2 吸波材料的分类
8
隐身技术和雷达技术，就是一种矛和盾的关系
隐身技术是随着雷达技术的发展而发展起来的。
隐身技术及材料研究始于第二次世界大战期间， 起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及 日本等发达国家。
9
F-117A
B-2
10
几个认识上的误区：
(1)隐身是完全“看不见”——隐身技术只是缩短 探测器的有效作用距离，有效压缩敌方反应时间，增 加自身战场生存能力和作战能力。
发反射射的的电电磁磁波波
目标
天线
反发射的的电电磁磁波波
信号处理机
接收机
系统噪声
环境噪声＋电磁干扰
数据处理机
终端设备
13
雷达频率和电磁波频谱
波长 100 km 10 km
1 km
100 m
10 m
1m
10 cm
1 cm
1 mm 0.1 mm
甚低频 低频 (超长波) (长波)
音频 视频
中频 (中波)
广播段
2005年，美国研制出能控制辐射率/反射率涂层
2010年，美国研制出能自动对背景和威胁做出反应的 自适应涂层系统
25
4.2 智能隐身材料的定义
智能隐身材料：能从自身的表层或内部获取关于环 境条件及其变化信息，进行判断、处理和做出反应，以 改变自身的一种或多种参数，使其很好的与外界协调。
(2)需要全频段、全空域的隐身能力——不但在 技术上是无法实现的，实际上也是没有必要的，只要
抓住主要矛盾，避开不利的实用环境。
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二 雷达工作原理简介
“活雷达”－蝙蝠
12
雷达：利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有 辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度等特征信 息的一种无线电技术。
发射机
R
收发转换开关
按材料的成型工 艺和承载能力
涂覆型吸波材料 结构型吸波材料
按吸波原理
按材料的损耗 机理
吸收型
干涉型 电损耗型:介质的极化弛豫损耗 磁损耗型:磁滞损耗和磁畴共振
按研究的时期
传统的吸波材料:铁氧体、金属微粉、石墨、 碳化硅、导电纤维等
新型的吸波材料:纳米材料、手性材料、导
电高聚物、多晶纤维等。
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3.3 几种吸波材料