微波吸收材料 _生活百科

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微波吸收材料【微波吸收材料】微波吸收材料(microwave absorbing material)是一种能吸收微波、电磁能而反射与散射较小的材料。又称雷达吸收材料(radar absorbing material)或雷达隐身材料(radar stealth material) 。吸收微波的基本原理是通过某种物理作用机制将微波能转化为其他形式运动的能量，并通过该运动的耗散作用而转化为热能。微波激发的一切形式的有耗运动皆可成为吸收机制。常见的机制有电感应、磁感应、电磁感应，以及电磁散射等。实际套用的微波吸收材料常常可能有多种机制起作用。
基本介绍中文名：微波吸收材料
外文名：(microwave absorbing material
类型：能吸收微波
别名：雷达吸收材料
定义微波吸收材料(microwave absorbing material)是一种能吸收微波、电磁能而反射与散射较小的材料。又称雷达吸收材料(radar absorbing material)或雷达隐身材料(radar stealth material) 。吸收微波的基本原理是通过某种物理作用机制将微波能转化为其他形式运动的能量，并通过该运动的耗散作用而转化为热能。微波激发的一切形式的有耗运动皆可成为吸收机制。常见的机制有电感应、磁感应、电磁感应，以及电磁散射等。实际套用的微波吸收材料常常可能有多种机制起作用。

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微波吸收材料要求微波吸收材料应具有良好的吸波性能，即有高于要求的阈值的微波吸收率和宽的吸收频带。此外，这种材料还应具有小的厚度和面密度，良好的力学性能和抗环境性能以及为用户接受的价格。为了对抗雷达和其他电子设备的侦察和跟蹤，选用合适微波吸收材料与目标外形设计相结合，可以更好的起到降低雷达散射截面(RCS)的作用，从而起到隐身作用。这种雷达隐身技术不仅为航天、航空飞行器採用，海上的军用舰船、陆地的各种军用车辆和地面发射设施也都採用了微波吸收材料，甚至还用于民用建筑的铁塔、桥樑上。简史在20世纪30年代中期，各国开始了吸收电磁波材料的研究，荷兰制出了第一种微波吸收材料，日本东京工业大学研製出了铁氧体，并在1932年取得了专利权。二次世界大战期间，雷达探测飞机和水面舰艇有明显进展，迫使各国千方百计寻找减少飞机和潜艇的被发现方法。其中着名的有德国的“烟囱扫描”计画，主要目的是研製吸收雷达波的材料，用以装备潜艇的通气管和潜望镜，共研製出两种材料“韦许”(wesch)和“朱曼”(Jnuman)，厚度分别为7．6mm和76mm 。美国麻省理工学院研製出0.60～1.88mm微波吸收材料。60年代，日本东京技术学院研究铁氧体，取得很大进展。70年代中期以来，日本、美国及前苏联等国已研製出3．2～20GHz系列的微波吸收材料，并用于多种军事装备隐身材料。这个时期是隐身技术和微波吸收材料全面发展和推广套用阶段。美国已研製多种结构型微波吸收材料，如美国爱摩逊·卡明公司研製成的SF—RB材料厚度为3～5mm；洛克威尔公司研製出複杂蜂窝状物。美国还研製成RAc0材料，厚度为10～20mm，反射频率2～15GHz 。80年代中期以后，中国的微波吸收材料的研製已有很大进展。构成微波吸收材料主要组分为吸收剂，其次为粘结剂及有关助剂。微波吸收材料的吸波性能主要取决于吸收剂及其製备工艺。吸收剂是吸收电磁波的主体基料，通过特定的工艺技术製备而成。吸收剂通常为粉状或纤维状等，如铁氧体粉、羰基铁粉、各种超微金属粉、碳化硅粉、碳化硅纤维、碳纤维、金属纤维和有机高分子聚合物等。目前新型吸收剂有複合铁氧体、超微金属粒子、碳化硅、有机高分子聚合物(功能高分子)纳米材料等。种类按套用可分为涂敷型、贴片型和结构型微波吸收材料；按工作原理可分为干涉型和吸收型微波吸收材料。涂敷型微波吸收材料以树脂型和像胶型等高分子溶液或乳液为基料，将吸收剂按一定比例经特定工艺加入其中而製成。目前已得到广泛套用的涂料通常是以各种铁氧体、铁及其合金微粉为主要吸收剂的涂敷型吸波材料。日本、美国已研製成一系列铁氧体微波吸收材料，如锂镉铁氧体、锂锌铁氧体、镍镉铁氧体和陶瓷铁氧体等。涂敷型微波吸收材料施工方便，成本低，适用于複杂外形物体；其缺点是重量、厚度和粘合力等问题往往影响设备的空气动力学特性。贴片做波吸收材料贴片不适应很複杂外形。但能实现複杂的结构设计，使用的贴片有橡胶片、陶瓷片和塑胶片。结构型微波吸收材料以非金属複合材料为载体加入吸收剂製成。通常以环氧树脂和热塑性材料为基体，填充铁氧体、石墨、炭黑等吸收剂，如碳纤维/环氧树脂、石墨/热塑性材料、硼纤维/环氧树脂、石墨纤维/环氧树脂等。该型材料既能减小电磁波的散射，又能承受一定载荷，比一般金属材料重量轻，有一定的强度和刚度，已获套用。干涉型做波吸收材料干涉型微波吸收材料，以电磁波的干涉为主，在中心频率点上入射电磁波和反射电磁波相位相反(相位差180°)而相互抵消。这类材料的特点是频率範围窄，可在高频情|兄下使用，材料可做得较薄。吸收型做波吸收材料利用入射的电磁波在物体中的介电损耗和磁损耗大，将电磁能转换成热能或其他形式的能。吸收型微波吸收材料又分为电损型和磁损型两类。通常，电损型材料吸收高频率的效果较好；而磁损型材料吸收低频更有效。如果将两者结合起来，可以製成一种较宽频率範围的吸波材料。电损型微波吸收材料是以碳粉或金属颗粒为基础，通过厚度、深度变化和改变填充剂的种类製得一种渐变介电性能吸波材料。磁损型微波吸收材料是填充磁性材料如铁氧体或羰基铁粉的聚合物，如环氧聚硫、硅橡胶、尿烷和氟弹性体製成的薄层材料。套用主要用于飞机、飞弹、舰船等装备。飞机美国在50年代将做波吸收材料用在SR-71黑鸟侦察机上，60年代又在A-12海军攻击机上使用了吸波涂层和结构型吸波材料。美国的F-117A隐身战斗机，B-2隐身战略轰炸机及YF-22隐身战斗机代表着当今世界隐身技术的先进水平。F-117A是已投入实战的飞机，它的全机主要结构表面涂以“铁球”吸波材料，其垂直尾翼和翼前缘安有三角吸波塑胶衬垫，其高温部位主要选用碳纤维增强热塑性複合材料。该机的雷达吸收率高达98% 。B-2第二代隐身轰炸机已研製成功，第一架飞机已开始服役。B-2大部分结构採用塑胶、石墨/环氧树脂、碳纤维及陶瓷材料。发动机外部涂有超高密度的碳质吸波材料。该机的雷达散射截面积小于0．1m2 。YF-22隐身战斗机採用了大量的先进複合材料，占全机35%～40%，包括有石攀环氧树脂和热塑性碳纤维複合材料。该机具有更佳的隐身性能。此外，其他国家研製的隐身飞机还有前苏联的图160海盗旗、图-95B/C隐身轰炸机、安-24隐身运输机、米格-29、米格-3l和苏-27隐身战斗机．法国的幻影-200隐身战斗机，日本的F-SX隐身战斗机，也都不同程度地使用了微波吸收材料。飞弹美国、前苏联、日本等同在新一代飞弹的研製中都将隐身性能作为飞弹先进性的一个重要方面。新一代的飞弹都具有隐身能力，而各种先进复台材料和做波吸收材料在飞弹上已广泛套用。美国和前苏联尤其重观巡舟亢飞弹的隐身能力。荚国的“战斧”巡航飞弹目前的雷达散射面积只有0.05m2，新一代巡舰飞弹AGM-129的雷达散射面积将更小。舰船一般国家加强对隐身舰船的研製与开发，某些隐身舰船已经问世，并显示出良好的隐身性能。美国的“海阴影(Seashadow)”号隐身舰採用了特製的複合材料能限制热量的散发，从而能避开红外探测。该舰两侧支柱内贴上了微波吸收材料，防止形成反射电磁波的通道，瑞典的“斯米格(Smyge)”号隐身试验舰的主体由玻璃钢、加固塑胶和凯芙拉尔纤维採用複合夹层技术製成。所有空气通道都用雷达反射网或微波吸收材料覆盖。为避开红外探测，整艘舰都刖红外伪装材料涂刷。美国在21世纪隐身潜艇计画中提出的隐身性能要求，噪声辐射值低于20dB，并具有能有效控制磁和光信号传播的手段。其他微波吸收材料还可用于电子设备、元件、微波反射室以及提高雷达与微波设备性能等方面。发展趋势今后开发研究的主要方面有：探索新的微波吸收理论与新的吸收剂。国外正在研究含放射性同位素的涂料和半导体涂料。其优点是吸收频频宽，反射衰减率高，使用寿命长，能较好地满足超音速飞行的气动要求。未来的隐身材料必须具有宽的频带特性，需要有微波与红外兼容的新型隐身材料。随着複合材料在飞行器上的套用日趋提高，采刖结构型微波吸收材料已成为飞行器材料的重要发展方向。目前新一代热塑型树脂如聚醚醚酮(PEEK)、聚醚碸(PES)、聚芳碸(PEI)和聚乙烯亚胺(PAS)的推广‘套用，为改进结构型微波吸收材料的物理性能、加工方式和降低成本提供了有利条件。人们已认识到吸收剂的製造工艺、颗粒大小及形态对吸波性能有极大影响，国外正在开展微粒子和超微粒子的研究，包括研究新型的磁性微粒、超细金属粉末及複合粉末等。此外还开展了纳米材料与纳米複合材料的研究。纳米複合材料具有频频宽(覆盖P、S、X、Ku毫米波段)、多功能(既能吸收雷达波，又能吸收红外辐射)、重量轻、厚度薄等特点，是‘种有发展前途的高性能吸波材料。陶瓷微波吸收材料具有其他微波吸收材料无法相比的优异耐环境性，正成为不少生产商的开发重点之一，其中电损式陶瓷产品(如SiC)重量轻、耐热性好，引人注目。