雷达吸波材料研究进展

科技论坛雷达吸波材料研究进展
伊翠云
（哈尔滨玻璃钢研究院，黑龙江哈尔滨１５００３６）
人类对吸波材料的研究始于二战期间，西方国家为实现军事领先，投入巨资研究吸波材料，其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征，也就是所谓的隐身技术。

吸波材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一，其研究日趋火热。

１吸波机理及吸波途径的研究电磁波与介质相互作用的重要参数为介电常数ε和磁导率μ。

在一般情况下，介电常数ε和磁导率μ具有复数性质：式中和分别为吸波材料在电场或磁场作用下产生的极化和磁化强度的变量。

损耗因子为：ｔａｎδ可由下式表示：可见：随和的增大而增大。

设计吸波材料除了要尽可能提高损耗外，还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题，使介质表面对电磁波的反射系数为０，电磁波
入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。

由电磁理论可
知，垂直入射介质时：
其中Ｅ为电场强度；Ｈ为磁场强度。

当Ｚ２＝Ｚ１时，称波阻抗匹配，γ＝０，接近于全吸收。

２吸波材料国内外研究进展
目前国内外研究与应用较多的吸波材料有以下几种。

２．１铁氧体吸波材料
铁氧体吸波材料是研究比较多也比较成熟的吸波材料。

由于其具有吸收强，频带较宽，成本低，在高频下有较高的磁导率，电阻比较大，电磁波易进人并快速衰减，被广泛地应用在雷达吸波材料领域中。

除１９８１年日本杉本光男制得非晶结构的铁氧体外，铁氧体按晶体结构分类，主要有六角晶系磁铅石型、立方晶系尖晶石型和石榴
石型３大类型。

目前用于电磁波吸收剂的铁氧体主要是尖晶石型和
磁铅石型铁氧体２种类型。

铁氧体对电磁波的吸收包括介电性和磁性两方面的原理，一般认为工作在微波频段的铁氧体吸收剂产生损耗的机制主要是剩余损耗中的自然共振。

铁氧体微波吸收剂的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域。

国内外均对此进行了一定的研究，并取得了一定的研究成果［１－３］。

２．２碳纤维吸波材料
碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热所形成的纤维状碳材料，是不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的物质，其碳含量在９０％以上。

随碳化温度的升高，碳纤维结构由乱层结构向三维石墨结
构转化，层间距减小，电导率逐步增大，易形成雷达波的强反射体。

低温处理的碳纤维结构疏松，是电磁波的吸收体，也是良导电性的电损耗材料。

因此，只有经过特殊处理的碳纤维才能吸收雷达波。

２．３导电高聚物吸波材料
导电高聚物是指某些共轭的高聚物经过化学或电化学掺杂，使其导电率由绝缘体转变为导体的一类高聚物的统称，其不仅具有高聚物的高分子设计和合成、结构多样化、比重轻和易复合加工的特点，还具有半导体和金属的特性。

导电高聚物具有结构多样化、密度小等独特的物理、化学性能，因此国际上对导电高聚物雷达吸波材料的研究已成为这一领域的热点。

国外如美、法、德、日、印等国已相
继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究，并已经取得了一定的进展［３］，此类吸波材料中的导电物质主要有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等。

２．４手性吸波材料
手性材料与普通材料的区别在于它具有手性参数，通过调整手
性参数可使材料无反射。

由于调整手性参数要比调整介电常数和磁
导率容易的多，并且手性参数的频率敏感性比介电常数和磁导率小，
容易实现宽频吸收，使手性吸波材料受到广泛重视。

２．５纳米吸波材料
纳米吸波材料是指材料的组分特征在纳米量级（≤１００ｎｍ）的材
料，其对电磁波能量的吸收由晶格电场热运动引起的电子散射、杂
质的晶格缺陷引起的电子散射以及电子与电子之间的相互作用三
种效应决定的。

因其具有极好的吸波特性，同时具有宽频带、兼容好、质量小和厚度薄等特点，由它制成的涂层在很宽的频带范围内可以躲避雷达的侦察，用此配制吸波涂料和结构吸收材料，可以显著改善飞机、
坦克、舰艇、导弹、鱼雷等武器装备的隐身性能。

２．６等离子体吸波材料等离子体吸波材料是利用具有放射性同位素涂料发射的ａ粒子，将周围空气电离形成等离子体，当物质处于离子状态时，会截止某一频率的电磁波。

这种隐身技术不仅解决了吸波涂层厚度和质量
方面的局限性，而且具有吸波频带宽（３ＭＨｚ－３００ＧＨｚ）、吸收率高、使
用简单、使用时间长等优点，又不需要改变飞行器的外形，价格便宜，
维修方便，具有极高的潜在应用价值，已成为未来隐身技术的发展趋
势。

２．７智能隐身材料智能型隐身材料是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳相应功能的材料。

这种材料由传感器、控制器和执行器三个部分组成，传感器用来感知背景环境的电磁辐射图像，控制其根据来自创暗器的信号，按照预先设定的函数关系发出需要执行的指令，然后通过执行器将自身的电磁辐射图像进行调整使其与背景相融合。

目前这种材料已被广泛应用于军事与航空领域。

３展望综上所述，雷达吸波材料的研究与开发已经取得了一定的进展，但也存在一些不足。

目前研制的吸波材料大多只能在某一频段起作用，而在其他的频段则失去效果，因此，吸波材料的研制和开发是目前新材料开发方向，也是最有市场的产业之一。

美国国防部关键技术计划将吸波材料的研制列为重点发展计划，要求新一代吸波材料
具备强吸收、宽频带、轻质、红外微波吸收兼容以及其他综合优良性能。

我国吸波材料研究起步较晚，正在密切注视国外在此领域的研究动态，我们可吸收国外最新技术避免重复研究，开辟具有中国特色的吸波材料，加入世界先进吸波材料研究行列。

参考文献[1]Viau G,Ravel O.Preparation andmicrowave characterization of sphericaland monodisperse Co -Ni particles [J].Journal Magnetism
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摘要：本文介绍了吸波材料的吸波原理，种类及其相应的特点，阐述了国内外几种主要吸波材料的研究进展，并提出了吸波材料研究开发中存在的问题以及未来的发展趋势。

关键词：吸波材料；吸波原理；研究进展
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