1、引言
随着现代军事技术的迅猛发展,世界各国的防御体系被敌方探测、跟踪和攻击的可能性越来越大,军事目标的生存能力和武器系统的突防能力受到了严重威胁。隐身技术作为提高武器系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段,已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段,并受到世界各国的高度重视。
现代化战争对吸波材料的吸波性能要求越来越高,一般传统的吸波材料很难满足需要。由于结构和组成的特殊性,使得纳米吸波涂料成为隐身技术的新亮点。纳米材料是指三维尺寸中至少有一维为纳米尺寸的材料,如薄膜、纤维、超细粒子、多层膜、粒子膜及纳米微晶材料等,一般是由尺寸在1~100nm的物质组成的微粉体系。
2、纳米吸波涂层的吸波原理和结构特性
吸波材料的吸波实质是吸收或衰减入射的电磁波,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量而耗散掉。吸波材料一般由基体材料(黏结剂)与吸收介质(吸收剂)复合而成。
吸波材料可以分为电损耗型和磁损耗型两类。电损耗型材料主要靠介质的电子极化、离子极化、分子极化或界面极化来吸收、衰减电磁波。磁损耗型材料主要是靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁激化机制来引起电磁波的吸收和衰减。由于纳米晶粒细小,使其晶界上的原子数多于晶粒内部的,即产生高浓度晶界,使纳米材料有许多不同于一般粗晶材料的性能。纳米微粒具有小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应、介电效应和宏观量子隧道效应等。
纳米材料之所以具有非常优良的吸波性能,主要是以下原因:
首先,纳米材料具有高浓度晶界,晶界面原子的比表面积大、悬空键多、界面极化强,容易产生多重散射,在电磁场辐射作用下,由于纳米粒子的表面效应造成原子、电子运动的加剧而磁化,使电磁能更加有效地转化为热能,产生了强烈的吸波效应;
其次,量子尺寸效应的存在使纳米粒子的电子能级发生分裂,分裂的能级间隔正处于微波的能级范围(10-2~10-5eV),从而成为纳米材料新的吸波通道;
此外纳米离子具有较大的饱和磁感、高的磁滞损耗和矫顽力,使得纳米材料具有涡流损耗高、居里点及使用温度高、吸波频率宽等性能。
纳米材料的这种结构特征使得纳米吸波材料具有吸收频带宽、兼容性好、质量轻和厚度薄等特点,易满足雷达吸波材料“薄、轻、宽、强”的要求,是一种非常