材料学课件 隐身材料讲义
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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。
《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。
红外隐身材料课件
VS
具体而言，红外隐身材料可以应用于 航天器的蒙皮、发动机舱、太阳能电 池板等部位，通过降低热辐射强度和 改变热辐射方向，实现红外隐身效果。 此外，一些新型的红外隐身材料还可 以通过吸收和散射红外辐射，进一步 降低航天器的红外特征。
民用领域
在民用领域，红外隐身材料的应用主要包括 高温设备的红外隐身、建筑物的隔热保温和 节能改造等方面。通过使用红外隐身材料， 可以降低设备的热辐射强度和散热量，提高 设备的能源利用效率和减少能源浪费。同时， 也可以改善建筑物的室内环境和居住舒适度。
多光谱兼容性
开发能够在可见光、红外等多光 谱范围内实现隐身效果的材料， 提高红外隐身材料的综合性能。
制备方法的改进与创新
低成本制 备
优化制备工艺，降低生产成本，促进 红外隐身材料的广泛应用。
环保友好型制备
发展绿色化学方法，减少制备过程中 的环境污染，实现红外隐身材料的可 持续发展。
应用领域的拓展与深化
02
红外隐身材料的原理
红外隐身原理
红外隐身原理是利用材料对红外辐射的吸收、反射、折射、散射等特性，降低目标与周围环境的红外辐射对比度，从而降低 目标的可探测性。
红外隐身原理主要应用于军事领域，目的是降低武器装备、军事设施等目标在红外探测器下的可探测性，提高其生存能力和 作战效能。
红外隐身材料的作用机理
具体而言，红外隐身材料可以应用于工业设 备的散热部位、建筑物的外墙、屋顶和窗户 等部位，通过降低热辐射强度和隔热保温， 实现节能减排和改善室内环境的效果。此外， 一些新型的红外隐身材料还可以用于医疗领
域，如红外理疗和红外诊断等。
05
红外隐身材料的未来发展
新材料的研究与开 发
高性能材料
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！
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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。
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。
红外隐身材料课件
陶瓷型红外隐身材料的制备方法
01
陶瓷型红外隐身材料主要采用陶 瓷粉末和粘结剂混合，经过压制 成型、烧结等工艺制备。
02
制备过程中，需要选择合适的陶 瓷粉末和粘结剂，控制烧结温度 和气氛，以保证材料的致密性和 红外隐身性能。
金属型红外隐身材料的制备方法
金属型红外隐身材料主要采用金属粉末或金属纤维与有机载 体混合，经过热压成型或注射成型等工艺制备。
环保化
随着环保意识的提高，未来的红外隐身材料需要更加环保 ，减少对环境的污染和破坏。
红外隐身材料面临的挑战与问题
材料稳定性
红外隐身材料的稳定性是影响其 使用寿命和性能的重要因素，需 要在材料制备和使用过程中采取 有效措施来提高其稳定性。
生产成本
目前红外隐身材料生产成本较高 ，需要进一步降低生产成本，提 高性价比。
03
CATALOGUE
红外隐身材料的种类与特性
高分子型红外隐身材料
总结词
高分子型红外隐身材料具有良好的热稳定性、低分子型红外隐身材料是一类能够吸收、散射或改变目标红外辐射能量分布的聚合物材料。它们通常 由聚合物基体和添加的填料制成，具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够有效地吸收和散射红外辐 射，降低目标的红外特征。
发展阶段
20世纪70年代至80年代，红外隐身材料在军事领域得到广泛应用 ，同时也在民用领域取得了一定的进展。
成熟阶段
20世纪90年代至今，随着新材料、新技术的不断涌现，红外隐身 材料在性能和实用性方面得到了显著提升。
02
CATALOGUE
红外隐身材料的原理
红外隐身材料的吸波原理
吸波原理
红外隐身材料通过吸收、损耗和散射等方式，将照射到材料表面的红外光能量 转化为热能或其他形式的能量，从而达到减少或消除材料对红外光反射的目的 。
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。
隐形材料 ppt课件
脱落部分消音瓦的英国潜艇
民用
在民用上隐形技术可以用来研制一种 容器遮蔽核磁共振扫描仪干扰；可建隐 形罩以避免障碍物阻挡手机信号。
四 未来的发展
随着探测和制导技术的不断发展,单功能隐身材料已难 以满足实战的需要,多功能隐身材料已成为隐身材料 研究的发展方向。目前对红外/ 雷达多功能隐身材料 的研究报道较多,红外/ 激光和激光/ 雷达多功能隐身 材料的研制尚处于实验和探索阶段,离实用还有一段 距离。目前,世界发达国家正在积极开展新的隐身机 理和新型多功能隐身材料的研究,其中红外/ 雷达多功 能隐身材料仍是研究的重点,涂敷型多功能隐身材料 是近期国内外研究的热点和难点。
B-2 轰炸机900m 2 的外表面95% 涂 覆有一种具有不 同厚度的韧性隐 身涂层。这种涂
层是导电的, 每5 年要更换一次, 在 B-2 轰炸机的整个 寿命期内, 将这种 涂层剥除并重新
涂覆大约要进行4 次, 以保证它的隐 身特性。此外,B-2 轰炸机大量采用
了吸波复合材料, 如机身表面的大 部分由吸波的碳 纤维蜂窝夹层结
F-117A
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。
二 隐形材料
隐形材料的定义 隐形材料是指在降低武 器装备的雷达、红外、可见光或声波等 可探测信号特征、使之难以被探测、识 别、跟踪或攻击的一种特殊用途的材料
2.在艇体外粘吸声层在潜艇壳体外粘贴吸声材料，既可吸 收自身的噪声，又可吸收敌方主动声纳的声波。好的吸音 材料可使声纳探测能力降低50%～75%，是一种有效的降 噪措施。俄罗斯的大多数潜艇贴有消声瓦，只有几种弹道 导弹核潜艇采用橡胶型护皮；英国的“特拉法尔加”级攻 击型核潜艇缠绕了合成橡胶消声瓦；美国的“洛杉矶”级 攻击型核潜艇上采用了橡胶消声瓦。
第13章 隐身材料
0 0 1 0
• 可见，要直射电磁波完全进入涂层即阻抗完全匹 配，涂层的相对磁导率和相对介电常数要相等。 实际上还不可能，因此只能尽可能地使之匹配。 • （2）衰减条件。进入涂层的电磁波能迅速地最大 限度衰减，吸收率可表示为下式
a 1 e
d
要完全衰减，即涂层吸收率a=1，必须涂层衰减常数 α或厚度d为无限大。实际上没有为无限大的涂料。α 为无限大没有实用意义。故只能做到使电磁波尽可 能多地衰减掉。同时吸波涂料的α大和阻抗匹配是矛 盾的，一般涂料的α越大，其本性阻抗越小，越难与 自由空间的本性阻抗匹配。
相对磁导率
0 /
0 相对介电常数 d 2n 1 4
如果直射到涂层的电磁波满足上式，且R1和R2振幅相 等，则总反射率可降到零。 实际上，这两种反射波的振幅不可能相同，目前单纯 的干涉型涂层可有-30dB左右的反射衰减。 从上式可见，产生干涉的涂层厚度取决于λ0、ε、μ。 λ0越小，ε和μ越大，则涂层越薄。
• d一定，则能发生干涉的λ0也一定，当λ0发生变化 时，涂层的总反射率就急速上升，因此这种涂层 的工作频段很窄。要得到宽的响应频带，则
0 d 常数 4
即要求ε和μ随λ0而变化，并满足上式，在宽频段 内，目前还找不到这样的材料。因此，干涉型涂 层很难满足使用要求。 吸收型涂层是按电磁波吸收原理设计的。电磁波 在涂层中传播时通过感应的传导电流损耗、介电 损耗和磁性损耗把电磁波的电磁能转化为热能而 散失掉，这样电磁波就被涂层吸收了。因此，涂 层吸收电磁波有两个基本条件：
• • • • • • • •
（2）响应频带宽。 （3）密度小，厚度薄。 （4）机械性能好。 （5）耐候性好。 （6）价格比较便宜。 总之，吸波涂料的性能要求归纳为薄、轻、宽。 （二）涂敷型吸波材料的工作原理 吸波涂料降低电磁反射的工作原理可分为干涉型和吸收 型两类。一般都做成涂层。 • 干涉型涂层是按电磁波相干原理设计的。如图15-1所示， 当电磁波I直射到涂层C表面时，一部分被反射出去，为 第一反射波R1。其余部分透入涂层，在两个界面之间来 回反射。
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。
隐身材料 第五章(1)
• (5) 导电高分子吸波涂层 • 这类吸波涂层利用某些具有共轭π电子的高分子聚合物，与掺杂剂作 用，经掺杂后高分子链上会产生自由基；
• 偶极子跃迁使高分子材料产生导电性。
• 美国SPC公司开发的导电高分子涂层，吸波剂为氰酸酯晶须和导电聚 苯胺，可用于5~200 GHz频段；
• 美国Hunstvills公司开发出导电高聚物透明吸波涂层，特别适合用于 老式飞机的隐形改装；
《隐身材料与技术》选修课程
2012-7-12
3
§5.1—1 隐身材料结构类型(1)：分布
• 隐身材料按照其组成及分布特征，可以分为四种类型：均匀分布、层 状分布、球形分布和开放式多孔泡沫分布。 • (1) 均匀分布
• 均匀分布是指吸波剂呈点状分布于吸波基体内，又称为点状分布。
• 点状分布是指吸波剂颗粒或纤维在透波材料组成的基体中呈均匀弥散 分布。
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8
美国F-35隐身战斗机
2012-7-12
F-35全称“联合攻击战斗机(JSF)” 代号“Lightning” ，2006年12月 首飞，成本1.2亿美元，采用波音 公司的“幽灵工厂”生产的隐身涂 层
《隐身材料与技术》选修课程
9
F-35机器人飞机精整系统(RAFS)
2012-7-12
22
§5.1—1 隐身材料结构类型(3)：吸波涂层
• 等离子体隐身技术开始于20世纪60年代，目前俄罗斯处于世界领先 水平，已经发展到第三代等离子体隐身系统。 • 等离子体技术主要用于飞行器和导弹等的隐身方面。
2012-7-12
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23
§5.1—1 隐身材料结构类型(3)：吸波涂层
隐身材料的两种结构及其吸波原理
• 偶极子跃迁使高分子材料产生导电性。
• 美国SPC公司开发的导电高分子涂层，吸波剂为氰酸酯晶须和导电聚 苯胺，可用于5~200 GHz频段；
• 美国Hunstvills公司开发出导电高聚物透明吸波涂层，特别适合用于 老式飞机的隐形改装；
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3
§5.1—1 隐身材料结构类型(1)：分布
• 隐身材料按照其组成及分布特征，可以分为四种类型：均匀分布、层 状分布、球形分布和开放式多孔泡沫分布。 • (1) 均匀分布
• 均匀分布是指吸波剂呈点状分布于吸波基体内，又称为点状分布。
• 点状分布是指吸波剂颗粒或纤维在透波材料组成的基体中呈均匀弥散 分布。
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8
美国F-35隐身战斗机
2012-7-12
F-35全称“联合攻击战斗机(JSF)” 代号“Lightning” ，2006年12月 首飞，成本1.2亿美元，采用波音 公司的“幽灵工厂”生产的隐身涂 层
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9
F-35机器人飞机精整系统(RAFS)
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22
§5.1—1 隐身材料结构类型(3)：吸波涂层
• 等离子体隐身技术开始于20世纪60年代，目前俄罗斯处于世界领先 水平，已经发展到第三代等离子体隐身系统。 • 等离子体技术主要用于飞行器和导弹等的隐身方面。
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§5.1—1 隐身材料结构类型(3)：吸波涂层
隐身材料的两种结构及其吸波原理
材料前沿-隐身材料PPT课件
4）与铁粉相容
5）介电常数小
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22
三、雷达吸波材料
2.2 吸波涂料的组成及特点
吸收剂： 六角铁氧体，羰基铁粉 炭黑，导电纤维
要求： 1）磁导率高 2）频率相应特性好 3）介电常数适当 4）介电损耗高
最新课件
23
三、雷达吸波材料
2.3 吸波涂料的电设计
展宽频带，是吸波涂料设计的核心 宽带吸波材料设计面临两个问题： 一是怎样才能使入射波进入材料中而不是简单地 从前界面反射掉； 二是一旦入射波进入吸被材料内部、怎样才能将 微波能量转化其它能量，将其最大程度地消耗。 这两个要求经常是相互矛盾的，因而必须对带宽、 吸波性能、和材料厚度进行折中。
迷彩伪装 遮障伪装 假目标伪装 烟幕伪装 植物伪装 灯火伪装 音响伪装
最新课件
59
四、伪装材料
1）迷彩伪装技术： 用涂料、染料和其他材料改变目标和背景的颜色、
图案、对比度所实施的伪装。
（1）保护色迷彩 （2）变形迷彩 （3）仿造色迷彩 （4）光变色迷彩 （5）多功能迷彩
最新课件
60
四、伪装材料
俄米格-29飞机腹部天蓝色（保护色迷彩）
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
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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
铁磁类吸收剂的表面改性： 干法改性：
1）二氧化硅包覆：奈良机械
隐身材料(中文版)资料共33页PPT
Thank you
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
隐身材料(中文版)资料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是ห้องสมุดไป่ตู้政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
隐身材料(中文版)资料
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是ห้องสมุดไป่ตู้政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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F117隐形轰炸机
B —2 隐身轰炸机
空中客车A380
B-2 轰炸机900m 2的外表面95% 涂覆有一种具有不同 厚度的韧性隐身涂层。这种涂层是导电的, 每5 年要 更换一次, 在B-2 轰炸机的整个寿命期内, 将这种涂 层剥除并重新涂覆大约要进行4 次, 以保证它的隐身
特性。
此外,B-2 轰炸机大量采用了吸波复合材料,如机身表 面的大部分由吸波的碳纤维蜂窝夹层结构制成。外翼 的蒙皮及梁大多采用碳纤维--环氧复合材料。
陶瓷吸波涂料也是一种研制较多的吸波材料,它比
铁氧体、复合金属粉末等吸波涂料的密度低、吸
波性能好,而且还可以有效地减弱红外辐射信号。
纳米材料的兴起,使得纳米吸波涂料也逐渐成为吸波材料的 一个发展方向。纳米材料是指材料组分的特征在纳米量级
(1～100nm) 的材料,它独特的结构使其自身具有量子尺寸
效应、宏观量子隧道效应、小尺寸和界面效应,金属、金属 氧化物和某些金属材料的纳米级超微细粉末在细化过程中, 处于表面的原子数越来越多,增大纳米材料的活性,在电磁 场的辐射下,原子、电子运动加剧,促使磁化,使电磁能转化
国外隐身材料发展历程
国外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。经过半个多世纪的发展,成绩斐然。
从50 年代起,美国开展隐身技术研究,经过20多年的发 展,70 年代开始研制隐身飞机,80 年代隐身飞机装备部
队并投入使用。现已装备的F —117A隐形攻击机、B —
单而受到世界各国重视。
目前涂敷型吸波材料主要包括 铁氧体吸波涂料 超细金属粉末吸波涂料 复合磁性金属化合物吸波涂料
羰基铁吸波涂料
陶瓷吸波涂料 掺杂高损物吸波涂料 盐类吸波涂料 放射性同位素吸波涂料 导电高分子吸波涂料 纳米吸波涂料
稀土元素吸波涂料等。
其中铁氧体是研究得比较多而且比较成熟的吸波材料。 例如,美国的F - 117A 隐身飞机和“海上阴影”号隐 身舰艇都采用的是一种叫“铁球”的铁氧体涂料 。
第七章 隐身材料
随着电子技术的飞速发展,未来战场的各种武器系
统面临着严峻的威胁。隐身技术作为提高武器系统生存
能力的有效手段,受到世界各国的高度重视。隐身技术
是指在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性,使其
在一定的波长范围内难以被发现的技术。
隐身技术的出现促使战场上的军事装备向隐身化方向 发展,如隐身飞机、隐身导弹、隐身舰艇、隐身军车等
维或碳/ 玻璃纤维混杂纤维作为增强材料的结构
吸波材料 。
美国在1991 年的海湾战争中使用了F- 117 隐身战斗 机,出动1000 多架次无一受损,取得了很好的战绩。 “隐身”用的特种碳纤维与传统的碳纤维不同,特种碳 纤维的截面不是圆形的,而是有棱角的三角形、四方形 或多角形截面碳纤维,用这种非圆形特种碳纤维与玻璃 纤维混杂编织成三相织物,这种三相织物就象微波暗室
成热能,从而增加了对电磁波的吸收。纳米吸波涂料是一种
非常有发展前途的吸波涂料 。
结构型吸波材料 吸波材料的另一大类是结构型吸波材料 ,它是一种多功 能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能, 是一种非常有发展前途的吸波材料。
结构型吸波材料主要包括 碳纤维复合材料 碳—碳复合材料 含铁氧体的玻璃钢材料 充填石墨的复合材料 玻塑材料
武器装备的相继出现,有效地提高了武器装备的生存能
力和突防能力,在现代战争中显示出了巨大的威力。武
器系统的隐身能力可以通过外形设计和使用隐身材料
来实现,外形设计虽然效果较好,但受到许多条件的制
约,所以隐身材料的发展和应用成为隐身及入侵南联盟的战争中,美 国的F —117 战斗攻击机执行了几千架次的空袭任务, 却只损失了一架战机;而B —2 隐身轰炸机从美国本土 长途奔袭到南联盟执行轰炸任务却未受丝毫威胁。创 造这一奇迹的原因之一就是隐身技术的应用最大限度 地保护了战机,隐身技术在提高现代兵器的突防能力方 面正发挥着越来越重要的作用。
早在二战期间,德国就在潜艇上应用雷达吸波材料,以 躲避盟军的雷达探测。在六七十年代,美国在SR - 71 高空高速侦察机上涂敷了雷达吸波材料。到现在雷达
吸波材料已有十多种,如果按材料成型工艺和承载能力,
可分为涂敷型吸波材料和结构型吸波材料两种。
涂敷型吸波材料 涂敷型吸波材料是将吸收剂与粘结剂混合后涂敷于 目标表面成吸波涂层,因其吸波性能优异和工艺简
目前,世界上正在研制的第四代超音速歼击机,其机体结 构采用复合材料、翼身融合体和吸波涂层,使其真正具有 了隐身功能,而电磁波吸收型涂料、电磁屏蔽型涂料已开 始在隐身飞机上涂装。美国、俄罗斯等国新一代空对地,
地对空导弹的隐身正朝着轻质、宽频带吸波、可喷涂、
热稳定性良好的隐身材料方向发展。
雷达隐身材料
碳化硅纤维复合材料
混杂纤维增强复合材料 特殊碳纤维增强的碳—热塑性树脂基复合材料
导电复合材料
结构手征复合材料等
国外结构吸波材料已经进入应用阶段。美国的先
进隐身战斗轰炸机F - 117 、战略轰炸机B -2 、
战斗机YF - 22 、YF - 23 、F - 22以及先进巡
航导弹上都大量采用了碳纤维、碳/ Kevlar 纤
2 战略轰炸机以及新问世的F —22先进战术隐身战斗机
均采用了不同类型的隐身材料 。俄罗斯的S —37 隐身
战斗机也已问世。这些雷达隐身战机的相继问世标志着
国外隐身技术已进入工程发展阶段。
F-22“猛禽”战斗 机
Su-47, 先前即是 S-37 Berkut(金雕) 战斗机
中国 暗剑无人驾驶战斗机
在现代战争中,雷达是探测目标的最可靠的方法,因此,
雷达隐身技术是隐身技术的重点。雷达隐身技术的核
心是降低目标的雷达散射截面积,其技术途径主要有两
条:一是通过目标的外形设计降低散射面积;二是目标
应用雷达吸波材料达到降低散射面积 。目标的外形技 术不仅受到战术技术指标的限制,而且使目标的生产难 度大、耗资多,所以研究和开发高性能的雷达吸波材料 成为隐身技术领域中的重大课题。
结构一样,有许许多多微小的角锥,具有良好的吸波性