具有隱身效果的涂料1教材

1、1 具有隱身效果的涂料具有隱身效果的涂料 2隱身涂料的應(yīng)用領(lǐng)域 軍事軍事 隱身涂料隱身涂料軍事生物醫(yī)藥31.軍事上的應(yīng)用 隱身涂料作為一種最方便、最經(jīng)濟(jì)、極強(qiáng)適應(yīng)性的隱身技術(shù)已經(jīng)在航空航天、軍事裝備上得到廣泛應(yīng)用。 近年來，美、英、俄、法等軍事強(qiáng)國紛紛投入巨資加大隱身涂料的開發(fā)力度。顯而易見，隱身涂料的發(fā)展不僅標(biāo)志著一個(gè)國家科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步，而且關(guān)系到國防力量的鞏固，現(xiàn)階段存在巨大的生存和發(fā)展空間。42.分類 按隱身范圍分類：雷達(dá)吸波涂料雷達(dá)吸波涂料紅外隱身涂料紅外隱身涂料可見光隱身涂料可見光隱身涂料激光隱身涂料激光隱身涂料復(fù)合型隱身涂料復(fù)合型隱身涂料隱身涂料隱身涂料52.1雷達(dá)吸波涂料 雷達(dá)吸

2、波材料是指能吸收衰減入射的電磁波，將電磁能轉(zhuǎn)換成熱能而消耗掉或使電磁波因干涉而消失的一類功能復(fù)合材料。 雷達(dá)是目前軍事上最重要的偵察手段之一，因此雷達(dá)隱身是隱身技術(shù)中的重點(diǎn)62.1雷達(dá)吸波涂料 按損耗介質(zhì)分類電損耗電損耗一是電介質(zhì)中雜質(zhì)引起的漏導(dǎo)電流，二是電介質(zhì)在電場(chǎng)中發(fā)生極化取向時(shí)，由于極化取向與外加電場(chǎng)相位差而產(chǎn)生的極化電流損耗。雷達(dá)吸波涂料雷達(dá)吸波涂料磁損耗磁損耗渦流損耗磁滯損耗剩余損耗72.1雷達(dá)吸波涂料 按材料分類鐵氧體吸波涂料導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子吸波涂料吸波涂料金屬微粉吸波涂金屬微粉吸波涂料料納米吸波涂料納米吸波涂料納米吸波涂料水下吸聲涂料等離子體吸波涂料82.1雷達(dá)吸波涂料 導(dǎo)電

3、高分子吸波涂料 導(dǎo)電高分子吸波涂料主要是利用某些具有共軛主鏈的高分子聚合物，通過化學(xué)或電化學(xué)方法與摻雜劑進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移作用來設(shè)計(jì)其導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和電磁損耗，從而吸收雷達(dá)波。 研究的重點(diǎn)是視黃基席夫堿及其絡(luò)合物，特別是芳香族的對(duì)苯二胺席夫堿和脂肪族的乙二胺席夫堿，吸收頻帶較寬。兩者結(jié)構(gòu)如下：92.1雷達(dá)吸波涂料對(duì)苯二胺席夫堿乙二胺席夫堿102.1雷達(dá)吸波涂料112.1雷達(dá)吸波涂料 納米吸波涂料 納米材料粒子由于粒徑極小，比表面積大，處于表面的原子比例增大，增強(qiáng)了活性，在電磁場(chǎng)作用下，原子、電子運(yùn)動(dòng)加劇，促使磁化，使得電磁能轉(zhuǎn)化為其它形式的能，增加對(duì)電磁波的吸收。同時(shí)納米粒子具有較高的矯頑力

4、，可引起大的磁滯損耗。 將納米材料作為吸收劑制成涂料，易于實(shí)現(xiàn)高吸收、涂層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求，是一種非常有發(fā)展前景的高性能、多功能吸波涂料。122.1雷達(dá)吸波涂料 鐵氧體吸波涂料 吸波機(jī)理：磁損耗 特點(diǎn)：密度較大、溫度穩(wěn)定性較差，但同時(shí)具有較好 的頻率特性，在低頻拓寬頻帶方面具有良好的應(yīng)用前景。 實(shí)例：NiZn、LiZn、NiCd、MgCuZn 鐵氧體等。132.1雷達(dá)吸波涂料 金屬微粉吸波涂料 主體吸收劑：具有磁性的羰基金屬微粉，主要包括羰基鐵、羰基鎳和羰基鈷等，粒度一般為 0. 5 20m。 損耗機(jī)理：磁損耗。 特點(diǎn)：同時(shí)具有自由電子吸波和磁損耗，因而從理論上講

5、，比鐵氧體具有更好的吸波性能，溫度穩(wěn)定性好，但是存在以下缺點(diǎn)：抗氧化、耐酸堿能力差，低頻段吸收性能較差，密度較大，吸收劑體積占空比一般大于 50%。 實(shí)例：微米級(jí)（1 10m）的 Fe、Co、Ni 及其合金粉。142.1雷達(dá)吸波涂料 水下吸聲涂料 能大幅度地吸收對(duì)方主動(dòng)雷達(dá)探測(cè)聲波的能量 ,減少主動(dòng)聲納的反射 應(yīng)用實(shí)例：橡膠類、聚氨酯類152.1雷達(dá)吸波涂料以聚氨酯為基體，研究石墨對(duì)涂層的吸聲性能的影響16 等離子體隱身涂料： 飛機(jī)周圍形成一種特殊的等離子體 在自由空間與等離子體分界面處, 或者等離子體內(nèi)電子密度不均勻處, 由于折射率不連續(xù), 電磁波要產(chǎn)生折射, 從而改變電磁波的傳播方向。同時(shí)

6、等離子體內(nèi)對(duì)電磁波的衰減成指數(shù)關(guān)系。2.1雷達(dá)吸波涂料17 結(jié)果： 因目標(biāo)外等離子體包層的折射, 電磁射線嚴(yán)重偏離原方向, 根本打不到目標(biāo)上; 或者即使電磁射線打到了目標(biāo)上并產(chǎn)生反射, 但經(jīng)過一去一回的兩次折射, 電磁波在其中大量衰減, 達(dá)到隱身目的2.1雷達(dá)吸波涂料181.2雷達(dá)吸波涂料 應(yīng)用：生產(chǎn)各類隱身的偵察機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、巡航導(dǎo)彈、艦船、坦克等 。 如美國的 F-22 隱身戰(zhàn)斗機(jī)、AGM-129 戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈美國的“阿利忻克”級(jí)宙斯盾驅(qū)逐艦 、T-80 主戰(zhàn)坦克。 未來發(fā)展：隱身機(jī)庫、隱身帳篷以及士兵隱身作戰(zhàn)服。 192.2紅外隱身涂層材料 隱身機(jī)理 主要針對(duì)紅外熱像儀的偵察，旨在降低武器

7、在紅外波段的亮度，掩蓋或變形武器在紅外熱像儀的形狀，降低其被發(fā)現(xiàn)和識(shí)別的概率。 斯蒂芬-玻爾茲曼定律： E=Eb=T4 實(shí)現(xiàn)紅外隱身兩條途徑 ： 1.控制目標(biāo)的表面溫度 2.降低表面發(fā)射率 202.2紅外隱身涂層材料 紅外隱身涂料的組成 ： 紅外隱身涂料顏料粘合劑添加劑212.2紅外隱身涂層材料 2.2.1顏料： 顏料是影響涂料隱身性能的基本因素之一，其選擇應(yīng)符合以下要求： 在紅外波段有較低的發(fā)射率或較高的透射率，其紅外吸收峰不能在大氣窗口內(nèi)。 在紅外波段具有較低的吸收率。 能與雷達(dá)、可見光和近紅外等波段的隱身要求兼容 222.2紅外隱身涂層材料 金屬顏料： 金屬顏料的高反射性使其成為迄今為止

8、報(bào)導(dǎo)最多的用于紅外隱身涂料的顏料。它的顆粒形態(tài)、尺寸、含量和種類均顯著影響涂層的光學(xué)性能 232.2紅外隱身涂層材料 著色顏料： 使用著色顏料主要是為了滿足可見光與近紅外偽裝兼容性的要求，一般僅要求其不損害涂料的熱隱身性能即可。 著色顏料粒子大小對(duì)隱身性能影響很大，一般認(rèn)為，其粒子尺寸應(yīng)小于熱紅外波長，大于近紅外波長，一般在 0.53.0m。 242.2紅外隱身涂層材料 半導(dǎo)體顏料 由金屬氧化物（主體）和摻雜劑（載流子給予體）兩種基本成分構(gòu)成 。 通過適當(dāng)選擇載流子密度，載流子遷移率和載流子碰撞頻率等參數(shù)，可以使摻雜半導(dǎo)體在紅外波段有較低的發(fā)射率，而在微波和毫米波段具有較高的吸收率，可用來解決

9、紅外光與可見光、雷達(dá)波、激光等波段隱身兼容性的問題 252.2紅外隱身涂層材料ZnO中摻雜Al262.2紅外隱身涂層材料272.2紅外隱身涂層材料 2.2.2 粘合劑 粘結(jié)劑是涂料的主要成膜物質(zhì) 。粘合劑透紅外性越好，吸收越弱，發(fā)射率就越低。 具備兩個(gè)必要條件 ： 1.要有紅外波段高透明或低吸收性能； 2.是有良好的物理機(jī)械性能。 282.2紅外隱身涂層材料 有機(jī)粘合劑 有機(jī)粘合劑既有較低的紅外吸收率，又有較好的物理機(jī)械性能，是理想的熱紅外隱身涂料粘合劑。 選用不含有強(qiáng)吸收官能團(tuán)的樹脂可以減少紅外頻段的強(qiáng)烈吸收。 無機(jī)粘合劑： 無機(jī)基料性能比較簡單，紅外吸收率也較低，但物理機(jī)械性能和施工性能較

10、差 。 實(shí)例：無機(jī)磷酸鹽基料。 292.2紅外隱身涂層材料 2.2.3 添加劑 添加劑主要是為了提高紅外隱身涂料的隱身性能 。 加入硫化鋅、硒化鋅、硫化銦鈣、砷化稼、磷化稼和鍺等，可以使鋁粉含量低的涂料的發(fā)射率降低和漫反射率增加。 302.3可見光隱身涂料 原理：使目標(biāo)的反射率盡可能與周圍環(huán)境的反射率一致。而在目標(biāo)表面涂敷由顏料顆粒和黏結(jié)劑組成的涂料是改變其反射率特性的一種簡單方法 。 可見光隱身材料的最新進(jìn)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 1.是智能隱身材料的研究開發(fā) 2.是納米隱身材料在偽裝織物上的應(yīng)用。312.4激光隱身涂料 原理： 盡量降低其反射率，減小目標(biāo)的激光反射面。 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)激光隱身的方法是改變目標(biāo)對(duì)激光的反射特性，涂覆激光隱身涂層等，使目標(biāo)對(duì)激光具有強(qiáng)的吸收和散射作用，從而實(shí)現(xiàn)極小的反射信號(hào)。322.5光電復(fù)合隱身涂料 通過在紅外隱身涂料中摻雜半導(dǎo)體材料達(dá)到可見光、紅外、激光三者的兼容。目前效果較好的半導(dǎo)體材料為InO3、In2O、SnO2等。 此外，還有多層敷型，如激光/雷達(dá)復(fù)合隱身涂料，則是在底面涂敷一層雷達(dá)隱身材料，表面涂敷激光隱身材料，從而使涂層兼顧雷達(dá)隱身與激光隱身的效