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    技術應用

    吸波材料知識介紹
    來源:科健儀器 時間:2017-08-09

    吸波材料的定義
    所謂吸波材料,指能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料。在工程應用上,除要求吸波材料在較寬頻帶內對電磁波具有高的吸收率外,還要求它具有重量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能。
     
    結構:
    電磁波吸收原理
    電磁波吸收材料的原理是吸收入射的電磁波,并將電磁能轉換成熱能損耗掉。
     
    隱身材料
    聲隱身材料:包括吸聲材料,隔音材料,消聲材料等,主要用于潛艇的螺旋槳和外殼的消聲瓦,避開敵方的聲納系統。
    紅外隱身材料:就是要降低物體的紅外輻射或者使物體的紅外輻射與背景基本達到一致,難以被敵人的紅外探測發現。紅外隱身材料主要用于飛機蒙皮,坦克外殼等部件。
    可見光隱身材料:一般采用顏色與環境一致的保護色材料,形成于背景顏色接近的迷彩圖案,用于戰斗機、坦克、裝甲車等軍用設備。
    激光隱身材料:用來對抗激光制導武器、激光雷達等,這些材料對激光的反射率低而吸收率高。
    雷達隱身材料:(也稱吸波材料)能吸收雷達波,使反射波減弱甚至不反射雷達波,從而達到隱身的目的。
     
    非隱身材料與隱身材料比較示意圖
    雷達依據目標反射的電磁波來跟蹤目標。根據反射信號的強弱、方位、時間等信息可計算出敵方目標的方位、運動速度等。目標的反射信號越強,雷達就越容易探測到目標。雷達隱身材料(也稱吸波材料)能吸收雷達波,使反射波減弱甚至不反射雷達波,從而達到隱身的目的。吸波材料主要是通過電磁能轉化為熱能而耗散或者使電磁波因干涉而抵消。
     
    雷達吸波復合材料至少有三層(有的達幾十層)。最外層是透波層.通常由涂覆透波樹脂涂層的特殊碳纖維編織物編成;中間層為電磁損耗層,由低介電性能的特殊碳纖維,石英纖維,玻璃纖維或混雜纖維與電磁損耗填加物組成。中間層還可以設計成波紋形, 角錐形, 蜂窩夾芯(單層或多層蜂窩夾芯層),泡沫夾芯等。最內層(底板/基板層)必須具有反射雷達波的特性,一般由碳纖維復合材料或金屬材料組成。中層間的吸波填料可以是無規則球形粒子,無規則纖維或片狀填料。使用球形填料較多,它有利于改進結構性能和熱特性。
     
    軍事隱身領域
    F-117A(夜鷹)戰斗機在海灣戰爭中取得的巨大成績促使吸波材料快速的發展。
    外形像一個堆積起來的復雜多面體,大部分表面向后傾斜,具有大后掠機翼和V形垂尾。這種外形能使反射雷達波改變方向,產生散射,敵方雷達很難收到反射信號。F-117的機身、機翼和垂尾大量采用了玻璃纖維、碳纖維等雷達隱身材料。
     
    民用領域
    測量設備
     
    吸波材料的分類
    按成型工藝和承載能力可分為涂覆型和結構型兩類:
    涂覆型:涂料(如鐵氧體)貼片(塑料、橡膠和陶瓷);
    結構型:碳纖維骨架和碳基體(碳粒、碳化硅粉等)組成的復合材料。
    按其工作原理不同,吸波材料可分為干涉型和吸收型兩種。
    按損耗機理的不同,可分為介電型吸波材料和磁性吸波材料。
    介電型吸波材料的主要特點是具有高的介電常數和較大的介電損耗角,以介質的電子極化或界面衰減來吸收電磁波。
    磁性吸波材料損耗機理主要為鐵磁共振吸收,具有較大的磁損耗角,以渦流損耗、磁滯損耗、剩余損耗機制衰減,吸收電磁波。
     
    幾種吸波材料
    吸波材料的發展趨勢
    兼容化:要求隱身材料具備寬頻帶吸波特性,即用同一種隱身材料對抗多種波段的電磁波源的探測。
    復合化:需要將多種材料進行各種形式的復合以滿足“薄、寬、輕、強”等綜合性能。
    智能化:智能型材料是一種具有感知功能、信息處理功能、自我指令并對信號作出最佳響應功能的材料。
     
    智能隱身材料
    智能隱身材料:能從自身的表層或內部獲取關于環境條件及其變化信息,進行判斷、處理和做出反應,以改變自身的一種或多種參數,使其很好的與外界協調。其實是一種自適應的材料系統。
     
    雷達波智能隱身材料
    英國謝菲爾德大學研制的自適應雷達波吸收材料,能夠通過調節電壓,使得吸收體中每層導電聚合物的電阻可調節,實現了反射率、吸收峰不同頻率下可調的目的,使得在很寬的頻帶內具有很強的隱身能力。
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