隱身材料行業(yè)專題研究

隱身材料行業(yè)專題研究：風發(fā)泉涌、大有作為一、隱身技術：偵測手段愈發(fā)豐富，隱身需求迫在眉睫1.1基本概念：技術原理尖端，覆蓋多類學科隱身技術是現代武器裝備發(fā)展中出現的一項高新技術，是當今世界三大軍事尖端技術之一，是一門跨學科的綜合技術，涉及空氣動力學、材料科學、光學、電子學等多種學科。世界軍事強國已把隱身技術提升到與電子信息戰(zhàn)術同等地位來發(fā)展。隱身技術又稱為“低可探測技術”，是指通過弱化呈現目標存在的雷達、紅外、聲波和光學等信號特征，最大限度地降低探測系統(tǒng)發(fā)現和識別目標能力的技術。1.2偵察手段愈發(fā)豐富，精確打擊威脅巨大現有的偵察手段越發(fā)豐富，從應用場景可以分為天基偵察、空基偵察、?；鶄刹旌完懟鶄刹臁Ｒ猿Ｒ姷年懟鶄刹鞛槔涫侄尾粌H有傳統(tǒng)的各式雷達，還有將熱成像、傳感器、監(jiān)視器等組成應用的各式偵察手段。綜合全面的偵察手段讓軍隊重要的武器裝備、軍事設施和高級人員無處遁形，從而對戰(zhàn)場的局勢形成了巨大的威脅。如此次俄烏戰(zhàn)爭中，雖然俄軍擁有絕對的軍事優(yōu)勢，但烏方卻憑借美國援助的軍事偵察手段多次對俄方高級將領完成了“斬首行動”，對俄軍士氣和戰(zhàn)略戰(zhàn)術布局造成了嚴重打擊。除了偵察外，具有探測定位能力的精確打擊技術構成的威脅也對重要的軍事設施和武器裝備構成了巨大的威脅，具體可分為兩類，一類是精確制導導彈，另一類是末敏彈。精確制導反坦克導彈均具有紅外探測的能力，而美國的“陶氏”系列導彈甚至除了紅外還配備毫米雷達波探測的能力，威脅程度大大增加。末敏彈全稱為末端敏感彈藥，是一種能夠在彈道末端探測出目標的存在，并且讓其戰(zhàn)斗部指向目標，在接觸后引爆，這種彈藥雖然裝藥量不大，可打擊的恰恰是裝甲車輛最為脆弱的頂部，所以很容易就會被擊穿，末敏彈既可以用火炮發(fā)射，也能夠作為火箭彈的戰(zhàn)斗部，甚至由飛機來播撒，打擊的范圍非常廣，因此，這種彈藥被稱為裝甲集群的噩夢，且非常難以防御。精確打擊技術可以準確地打擊敵方重要目標，而防空系統(tǒng)的全面覆蓋和完全攔截幾乎是不可能的，對戰(zhàn)局的左右起到了巨大的影響。此次俄烏戰(zhàn)爭剛打響時，俄羅斯導彈部隊短時間內癱瘓了烏空軍力量。通過摧毀防空火力、精準摧毀機場等軍事設施，較短時間中，烏克蘭便喪失了以空軍編隊對俄軍進行高空打擊的足夠能力。面對現有的偵察手段和精確打擊技術，全世界尤其是軍事強國對隱身技術越發(fā)重視，從而希望在潛在的戰(zhàn)爭中獲得壓倒性的優(yōu)勢。1.3具體應用：F-22采用多項隱身技術，多種材料并舉1997年，世界第一架進入服役的五代戰(zhàn)斗機F-22進行了首飛，吸引了全世界的目光。一般來說，第五代戰(zhàn)斗機應具備以下能力：超隱身能力、超機動能力、超音速巡航能力和超信息優(yōu)勢。在現代空戰(zhàn)中超視距作戰(zhàn)成為常態(tài)，而雷達與紅外訊號探測是偵測飛機位置的最可靠方法。那么減弱我方戰(zhàn)機的雷達與紅外信號強度便成為了飛機設計中提高隱形能力的最關鍵和最重要的因素。二、外形隱身技術：隱身首選手段，隱身效果最優(yōu)2.1分類：先于常規(guī)隱身類型，整機隱身的基礎外形設計的目的是降低目標的信號的特征，主要包括雷達特征信號、紅外特征信號及可見光特征信號。外形隱身往往是武器裝備最先考慮的因素，它貢獻了最大的隱身性能，也因此舊式武器裝備往往不會采用隱身涂層來增加隱身性能，因為沒有經過隱身設計的外形，僅通過隱身材料的效果很差。2.2雷達外形隱身設計：逐漸取代氣動設計，重要性凸顯2.2.1定義在降低目標雷達特征信號中，使用外形隱身是最有效的。在新式武器系統(tǒng)的研究過程中，首先是利用外形隱身技術，然后才是依靠雷達吸波材料技術。外形隱身具有應用范圍廣、效果顯著及對高頻雷達適用性更強的優(yōu)點，但也會對其他性能如飛行器的氣動性能、結構受力以及其他方向的雷達散熱產生不利影響。因此需要綜合考慮。2.2.2發(fā)展當武器系統(tǒng)的隱身技術自1917年產生時，當時主要以雷達吸波材料和電子對抗系統(tǒng)為主，直到20世紀60年年代，美國洛克希德公司研制出SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機，才開始考慮從外形設計結合雷達吸波材料的綜合隱身技術。20世紀70年代初期，美國開始有計劃地進行外形隱身設計的研究，如羅克韋爾公司研制的B-1型戰(zhàn)略轟炸機。而到了20世紀80年代，隨著隱身需求的大大增加，電子工程師已逐漸取代航空工程師對飛行器外形進行設計，其中最著名的便是洛克希德公司設計的F-117A隱身戰(zhàn)斗機。2.2.3常用技術采用雷達外形隱身設計一般遵循以下幾個原則：（1）避免出現任何與邊緣、棱角、尖端、缺口等垂直相交的接面，以消除產生角反射器效應。（2）避免出現較大平面，用邊緣衍射代替鏡面反射，以消除鏡面反射光面。（3）縮小飛行儲存，以減小雷達波的反射截面。（4）合理設計發(fā)動機進、排氣系統(tǒng)，采用平齊進口。（5）消除外露突出部分，使機身形成平滑過渡的曲線形體。2.3紅外外形隱身設計：隱藏高溫源，重點針對尾部2.3.1定義紅外外形隱身設計是指通過目標的外形設計來遮蔽紅外輻射或改變紅外輻射的傳輸過程。2.3.2常用技術（1）通過改進機身的外形以減少機體與空氣的摩擦，可降低機殼的溫度從而減弱機體的紅外輻射。（2）對飛行器的尾部進行合理設計，用機身、尾翼或其他擋板遮擋尾噴管，可使尾噴管的紅外輻射方向改變，從而使紅外探測器難以探測到飛行器。（3）在尾噴口安裝魚鱗門與旁路散熱器，在尾噴口的擴散段安裝空氣冷卻導流板。（4）低空的飛機還可在發(fā)動機上部的上表面設蓋板，以防止更高高度的紅外傳感器探測到這些紅外輻射特征。2.3.3應用飛行器方面，F-15和F-22戰(zhàn)斗機便采用了尾翼遮擋噴管，而F-117A和B-2隱形轟炸機則采用機身遮擋噴管，YF-23戰(zhàn)斗機則同時采用機身和尾翼遮擋尾噴等。RAH-66直升機將兩臺發(fā)動機置在機身兩側，進氣道則采用埋入式放置在機身側上方，并且使用了菱形的進氣道口。AGM-129巡航導彈則將進氣道口裝在彈體中部、彈翼后下方，尾噴口位于扁平尖楔尾部組件內部。船艦方面，瑞典“維斯比”輕型護衛(wèi)艦和德國“梅科”A-200輕型護衛(wèi)艦甲板和上部構造采用封閉結構，去掉煙囪，采用橫向輸送管系統(tǒng)來代替煙囪用于排放熱廢氣，將廢氣從艦尾排出至水線上冷卻。車輛方面，裝甲車輛溫度不高，但面積較大，因此主要采用減小車體外形尺寸，降低車高和炮塔尺寸來減小暴露給敵人的目標面積，縮小被敵人紅外探測器發(fā)現的距離。三、雷達隱身：軍民適用性最廣，技術最成熟3.1概念：降低雷達反射，民用市場廣闊雷達吸波隱身材料是指能夠通過自身的吸收作用，來減少目標雷達散射截面，使其難回收到雷達探測滿意的回波，從而起到隱身作用的材料。雷達吸波材料用于軍事隱身只占其中較小的比例，其民用市場更加廣闊，可用于改善電磁兼容、RFID天線抗金屬隔離、安全保護等諸多方面，涉及通信、紡織、電力設備等多個行業(yè)。當前雷達系統(tǒng)一般是在1~18GHz頻率范圍工作，但新的雷達系統(tǒng)在繼續(xù)發(fā)展，吸收體有效工作的帶寬還將擴大。吸波材料要吸收電磁波必須滿足兩個基本條件：1.電磁波入射到材料表面時電磁波能最大限度地進入材料內部（匹配特性）。2.進入材料內部的電磁波能迅速地幾乎全部衰減掉（衰減特性）。雷達作為應用最廣泛、技術最成熟的探測手段，是對重要軍事目標最大的偵測威脅。同時由于其技術原理，正常目標只要有形體，均會反射雷達信號，因此雷達隱身是最重要也是最基礎的隱身需求，相關技術豐富且相對成熟，應用廣泛。3.2分類：吸波劑+基體，涂層+結構目前雷達吸波材料主要由吸波劑與高分子材料（如樹脂與橡膠及其改性材料）組成。其中決定吸波性能優(yōu)劣的關鍵則是所選取的吸波劑的類型及含量。根據吸波劑的吸收原理不同，通?？煞譃殡姄p耗型和磁損耗型兩大類。按照吸波劑結構形態(tài)，可分為涂層型和結構型兩類。吸波材料可通過三種方式對雷達波進行吸收，1電導損耗、高頻介電損耗、磁滯損耗或者將其轉變成熱能，使電磁能量衰減。2將電磁波能量由一個方向分散到各個方向，從而使其強度銳減。3作用在材料表面的第一電磁反射波會與進入材料體內的第二電磁反射波發(fā)生疊加作用，致使其相互干擾，相互抵消?；谏鲜鋈N吸波原理，可以將吸波材料分為三類，即吸波型、衰減型和諧振型。3.2.1涂層吸波材料吸波涂料是把具有特定介電參數的粉末（吸收劑）分散在基體（粘結劑）中形成的。一般來說，基體起粘結、強度和抗環(huán)境的作用，吸收劑起電磁損耗作用。雷達材料一般選擇導電高分子材料作為基體，主要由于導電高分子材料可對80%電磁波進行反射，20%的電磁波進行吸收，而導電的金屬材料則對電磁波進行全部的反射作用，但由于高分子材料一般無法承受高溫，故高溫下有時會選擇耐高溫的無機物。吸收劑選擇范圍較為廣泛，從最早的鐵氧體開始發(fā)展出了眾多適用于不同場景的吸波劑。一般來講常溫領域下常用材料為鐵氧體、羰基鐵等材料，而中高溫領域則使用碳材料和陶瓷材料較多。此外還有部分性能優(yōu)秀的材料可適用于一些特殊場合。3.2.2結構吸波材料結構吸波材料是一種多功能增強塑料，既能承載作為結構件，又具有復合材料質輕的優(yōu)點，同時也能吸收或透過電磁波，從第二次世界大戰(zhàn)時期就受到廣泛的研究和關注。由于涂層往往具有吸波性能和重量這兩個指標的矛盾性，因此結構吸波材料目前已成為應用的主流。3.3未來發(fā)展重點：智能化+納米吸波劑3.3.1智能吸波材料智能化隱身材料具有局域敏感和響應功能的精細微結構，能感知和分析從不同方位角到達飛行器表面的各種主動式探測信號，瞬間調節(jié)表面區(qū)域的電磁波基本特征參量，以達到更好的隱身效果。一種有源吸波材料即基于此原理。這種材料是由在基體中嵌入半導二極管或其他電磁敏感原件構成的。在無外部激勵時（即沒有雷達波照射），它們不吸收電磁波，而當受到外部激勵時，這些電磁裝置自動開關，從而改變材料的吸收/反射電磁波特性）。3.3.2納米吸波劑納米吸波劑材料是指材料組分的特征尺寸在納米量級（1~100nm）的材料。納米材料在具備良好的吸波功能的同時，兼?zhèn)淞藢掝l帶兼容性好、質量輕和厚度薄、力學性能好等特點，英、美等國都將其列入新一代隱身材料加以研究。目前用于涂料的納米顆粒有三類：一是金屬氧化物；如TiO2、ZnO2、Al2O3、Fe2O3等；二是納米金屬粉末，如Al、Tl、Cr、Nd、Mo等；三是無機鹽類，如CaCO3、層狀硅酸鹽以及一維的納米級黏土等。應用方面，美國研制出的“超黑粉”納米吸波材料，對雷達波的吸收率大于99%。法國研制的金屬納米微屑作填充劑的吸波材料在50MHz~50GHz都有良好的吸波性能。法國科學家研制出的納米CoNi超微吸波材料，大大超過金屬微粉的吸波極限。四、紅外隱身：技術原理獨特，隱身需求較大4.1原理：溫度越高，紅外隱身需求越大一切高于熱力學零度的物體都能發(fā)出紅外輻射，紅外輻射的光子能量能夠使一些活潑金屬產生紅外光電效應。紅外探測系統(tǒng)的原理就是通過上述紅外光電效應把紅外輻射特征信號轉化為電信號。紅外探測的方法有兩種：紅外隱身的目的就是降低或改變目標的紅外輻射特性，減小紅外探測系統(tǒng)對目標的作用距離，從而降低目標被探測的概率。在實際的紅外探測過程中，物體發(fā)出的紅外輻射通過大氣傳輸才能達到紅外探測器。大氣傳輸過程中紅外輻射會因波長不同而有不同程度的衰減，通常把大氣衰減較少的波長區(qū)域稱為大氣窗口。大氣的紅外窗口有以下3個波段：短波1~2μm、中波3~5μm、長波8~14μm。紅外輻射在這3個波段以外基本上是不透明的，目前使用的紅外探測器大都工作在這3個波段內。因此紅外隱身材料也應該作用在這個波段內。由于紅外輻射的特性，紅外探測手段的應用非常廣泛且廉價，尤其是高溫物體，暴露的風險非常巨大，因此紅外隱身也是幾乎所有高溫武器裝備隱身所必須考慮的因素，而紅外隱身由于需要考慮高溫環(huán)境，因此其技術難度往往大于雷達隱身，溫度越高對技術要求也越高。4.2研究進展：應用場景眾多，國外起步較早紅外隱身方法可分為隱身材料、隱身煙幕、紅外誘餌和熱紅外隱身網。由輻射定律可知，溫度越高，紅外輻射越大，因此飛機、導彈、戰(zhàn)艦和坦克均是具有較強紅外輻射的目標，它們的任何部位都可能成為紅外輻射源，他們自身的輻射和對環(huán)境的反射都可能成為紅外輻射源，尤其是發(fā)動機的高溫噴氣流、機體熱部件、氣動力加熱和對陽光的反射與散射被認為是紅外輻射源中的幾個主要方面。而紅外隱身技術的是指就是抑制和縮減其紅外輻射能力。國外開展紅外隱身技術的研究比雷達隱身技術大約要晚10多年。目前，國內外紅外隱身技術已經發(fā)展到實用化階段。自1988年以來，除飛機之外，戰(zhàn)艦、坦克、各類武器發(fā)射平臺，乃至夜戰(zhàn)士兵的服裝均提出了要用紅外隱身技術來改善和提高其戰(zhàn)場生存能力。紅外隱身技術已從中、近紅外波長擴大到超遠波長的地低紅外輻射。美國和前蘇聯(lián)就深入地研究了各種紅外抑制技術，如紅外輻射遮擋技術、高速氣流引射冷卻技術、對流氣膜冷卻技術、隔熱絕緣材料地應用以及減少羽煙中的碳粒、氮化物、未燃盡物地燃燒技術和添加劑等，并且始終處于領先地位，現已在部分現代武器系統(tǒng)中得到應用。4.3應用：武器裝備兼容，高溫部件必需4.3.1飛機紅外隱身技術飛機的熱輻射主要產生于發(fā)動機、發(fā)動機噴口、排氣氣流、機體蒙皮等。實現飛機紅外隱身的主要技術措施包括：采用紅外輻射較弱的渦扇發(fā)動機，并通過對發(fā)動機進行隔熱，防止其熱量傳給機身；在噴管內部涂低發(fā)射率材料；在燃料中加入添加劑抑制和改變尾焰的紅外輻射頻段；飛機表面涂紅外隱身涂料；釋放偽裝氣溶膠煙幕；改進外形設計減小機體摩擦以降低蒙皮溫度等。4.3.2坦克等地面武器的紅外隱身技術坦克的紅外輻射主要來源包括：發(fā)動機、煙囪、煙羽、表面輻射和對外界短波輻射的反射等。主要通過采用效率高、熱損耗小的發(fā)動機減少發(fā)熱量，改變排氣通道位置和形狀并進行冷卻，發(fā)熱部位隔熱，表面涂低發(fā)射率材料和迷彩偽裝等措施來實現紅外隱身。4.3.3艦艇等海上武器裝備的紅外隱身技術艦艇的紅外輻射源主要是煙囪管壁，排氣煙羽和艦體表面。對艦艇進行紅外輻射抑制的技術手段主要分3中；降溫、紅外屏蔽和隱身涂料，其中降溫是最常用和最有效的策略。具有實施方法包括：改變煙囪的位置和形狀，對機艙水冷降溫、高溫表面涂絕熱層、艦船表面噴淋海水和涂隱身材料等。4.4組成：填料決定性能、黏合劑決定應用對于紅外隱身涂料的研究可分為兩方面，即優(yōu)良的紅外透明膠黏劑和影響發(fā)射率的填料。黏合劑是低發(fā)射率涂層的主要成膜物質，是涂層的重要組成部分。低發(fā)射率涂層的黏合劑要求具有較高的紅外透過性，無機黏合劑雖然具有較高的紅外透過率，但其物理力學性能和成膜性較差，所以應用較少。而有機黏合劑有更好的力學性能和黏結力，所以應用較為廣泛，但由于其無法耐高溫，因為高溫領域往往采用無機粘合劑。4.4.1填料填料是影響低發(fā)射率涂層性能的重要因素，對涂層的紅外隱身性能起調節(jié)作用。填料的選擇要求在紅外波段吸收率低，反射率低，發(fā)射率低。金屬填料方面，實際應用以性能優(yōu)良、廉價易得的鋁粉和銅粉為主。半導體填料方面，可以通過摻雜其他元素控制紅外發(fā)射率，且摻雜改性的半導體由于在微波段具有高吸收率，可以用于制備多波段兼容隱身材料。4.4.2顏料顏料是影響涂料隱身性能的基本因素之一，其選用應符合以下要求：1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。2在近紅外波段具有較低的吸收率；3能與雷達可見光和近紅外等波段的隱身要求兼容。目前顏料可大致分為金屬顏料、著色顏料和半導體顏料。4.5其他技術：技術分支眾多，發(fā)展?jié)摿薮?.5.1低發(fā)射率薄膜低發(fā)射率薄膜是一類極有潛力的熱隱身材料，適用于中遠紅外波段，這種薄膜的作用是彌補目標與環(huán)境的輻射溫差。最大優(yōu)點是具有很低的發(fā)射率和良好的絕熱作用。按其結構成分可分為：金屬膜、電介質/金屬多層復合膜以及半導體摻雜膜和類金剛石碳膜類。4.5.2光子晶體紅外隱身材料研究光子晶體是非常前沿的紅外隱身材料，其較寬的禁帶是實現相應波段低的發(fā)射率，從而降低紅外可探測性的必備條件。其優(yōu)點在于易于與其他隱身材料兼容，實現多波段隱身兼容，同時由于其靈活可調，因此可以作為自適應紅外隱身材料。4.5.3控溫涂層材料中空微珠作為隔熱材料，由于其密度小、抗壓能力強、導熱系數低等優(yōu)點，被廣泛應用于隔熱涂層。通過在紅外隱身圖層中添加中空微珠，涂層表面的溫度有一定程度的降低。4.5.4智能隱身材料智能隱身材料是一種新型隱身材料，是智能材料和隱身材料的有機結合，可分為電致變智能隱身材料和熱致變智能隱身材料。電致變智能隱身材料是在電場或電流的作用下，材料組分發(fā)生化學變化，進而影響材料的紅外發(fā)射率。熱致變材料通過感應目標的表面溫度變化改變紅外發(fā)射率。4.5.5生物仿生隱身材料生物仿生紅外隱身材料是基于生物的微觀結構特性、變色原理或者電磁波反射特點進行合成、制備的新型紅外隱身材料，如利用聚氨酯和片狀銅粉仿生珍珠層結構。五、可見光隱身技術：技術發(fā)展最早，智能化成為主流5.1簡介：探測手段眾多，迷彩隱身為主流隨著科學技術的發(fā)展，光電探測技術和探測手段以及其他各種反偽裝技術已經發(fā)展到了相當高的水平，目前國外坦克、車輛、光學成像衛(wèi)星和偵察飛機上安裝的探測器材，如潛望鏡、瞄準鏡、多光譜照相機、高分辨率電視攝像機和微光夜視儀等，均能在0.38~0.75um的可見光波段內對地面進行偵察與探測。為此國外加快了可見光隱身技術的研究步伐，并取得了較大進展。要實現可見光偽裝，必須消除目標與背景的顏色差別，只要偽裝目標的顏色與背景色彩協(xié)調一致，就能實現偽裝，這就是可見光偽裝的原理。可見光偽裝采用的方法主要是迷彩偽裝，可分為保護迷彩、變形迷彩和仿造迷彩等。其中保護迷彩屬于單一迷彩，適用于背景、色調比較單一的地區(qū)，當前應用最多的可見光偽裝方法是變形迷彩和仿造迷彩?？梢姽怆[身就是無法被肉眼或原理和肉眼相似的設備如相機偵察到，最為接近我們傳統(tǒng)意義上的“隱身”，因此其需求非常廣泛，但由于現有技術條件無法做到真正的“消失”，因此完全實現可見光隱身最為困難，只能通過傳統(tǒng)的迷彩或者更為先進的智能可變迷彩使得其在一定距離下難以發(fā)現。5.2發(fā)展狀況：發(fā)展最早，潛力巨大盡管可見光隱身在各種隱身技術中發(fā)展最早，許多技術已經比較成熟，但可見光隱身仍有大的發(fā)展?jié)摿?。如美國采用雷達隱身技術的F-117A戰(zhàn)斗轟炸機，夜戰(zhàn)時能避開敵方雷達的探測，但在白天，這種以天空為背景的黑色飛行物卻逃不過肉眼或光學設備的觀察。傳統(tǒng)的可見光隱身就是通過減少目標的可視外形、涂覆偽裝迷彩和覆蓋偽裝網等手段，盡量降低目標與背景之間的亮度和色度等可視對比特征。但僅在目標靜止或者運動較慢的情況下才能表現出較好的隱身效果。為了克服上述缺點，軍事專家積極研究能根據戰(zhàn)地環(huán)境改變亮度、色度的智能隱身材料，目前已經取得初步成果的有熱致變材料、光致變材料和電致變材料。隱身迷彩涂料一般由成膜物質、顏料、溶劑和助劑組成。成膜物質決定迷彩是否能夠牢牢粘住，早期一般選用醇酸樹脂、丙烯酸樹脂。隨著技術的發(fā)展，目前較多選用聚氨酯樹脂或丙烯酸聚氨酯混合樹脂。迷彩圖案斑塊的顏色和形狀大小是影響隱身效果的關鍵。需要根據場景和裝備種類選擇不用的顏色。吸收劑（染料）又稱可見光吸收染料，是近年來染料化學領域中研究得較多的功能染料之一。隱身涂料最具代表性的是美國的耐化學毒劑滲透的聚氨酯偽裝涂料。這種涂料在遇到化學毒劑污染時易于清洗，尤其是改用三色迷彩和大斑點后在遠近距離上都有較好的偽裝效果。5.3偽裝遮罩：使用便捷，產業(yè)成熟度較高偽裝遮罩是一種設置在目標附近或外加在目標之一得防探測器材，主要包括各種偽裝網和偽裝覆蓋物等，通過采用不同的偽裝技術分別對抗可見光、近紅外、中遠紅外和雷達波段地偵察與探測。最具有代表性地偽裝遮障是瑞典的熱偽裝網系統(tǒng)和美國的超輕型偽裝網。5.4智能隱身材料：當前發(fā)展方向，逐漸成為主流可見光“智能”隱身材料是一種具有“變色龍”特性的材料系統(tǒng)。因此在坦克、裝甲車、飛機等武器裝備上涂覆或摻雜智能隱身材料，其表面在光、電、熱刺激下變色和改變亮度，使目標融入背景中，提高裝備的隱身和機動性能。5.4.1光致變隱身材料光致變色材料在一定波長和強度的光作用下，分子結構發(fā)生改變，引起材料對光吸收峰的變化，最終導致顏色改變，達到隱身的目的。目前，美國、法國、日本等國都有此方面的研究成果。如美國2007年研制成功的的一種智能變色涂層，并申請了專利保護。整個涂層由內到外分別為自修復層、視覺顯示層、新型材料層、人工智能網絡層、傳感組分層、能源層和抗腐蝕層。當抗腐蝕層感受到來自外界的破壞或足夠大的顏色或亮度改變，傳感組合曾可以將獲得的信號數據傳輸給人工智能網絡層，人工智能網絡對信號進行處理，發(fā)送給視覺顯示層，視覺顯示曾將改變自身的顏色或團，以達到與背景環(huán)境一致，實現視覺隱身。5.4.2熱致變色材料熱致變色材料能在感知背景光的亮度和色度信息后，在溫度控制裝置的控制下，使材料溫度發(fā)生改變，從而呈現出與背景一致的亮度和色度。熱致變材料按物質組成還可分為無機熱致變色材料和有機熱致變色材料。美國曾推出一種可以應用到坦克、車輛表面的熱致變色偽裝系統(tǒng)。5.4.3電致變色材料電致變色材料在通電后可迅速改變其亮度和顏色，因而可用計算機控制該材料，使其與目標所處環(huán)境的亮度和顏色相匹配，達到可見光隱身目的。如在裝甲車輛的車體上涂一層經過改性的聚苯乙烯薄膜，然后將該薄膜與一個智能處理和環(huán)境感知系統(tǒng)相連。這樣改性的聚苯乙烯薄膜能根據需要呈現各種顏色的光。5.5納米隱身材料：長期發(fā)展目標，有望實現完全“隱身”美國在此方面取得了一些進展，研制了納米金屬針隱身材料和納米固體顆粒改性隱身織物。納米金屬針由美國普度大學設計，將直徑約為10nm、長度約為數百納米的金屬針裝入到發(fā)刷形狀的錐形物體之中，并以特定角度和長度迫使光在斗篷周圍游走。這樣，錐心物體內的一切事物看上去會忽然消失，原因就在于光不在對其產生反射。美國海軍陸戰(zhàn)隊和Natick士兵中心在尼龍66和尼龍66Cordura纖維擠出之前加入納米或微米固體顆粒，使織物的顏色分別變?yōu)橥晾巧驕\棕色，適用于沙漠和叢林環(huán)境。六、激光隱身技術：光譜頻率特殊，常與其他隱身疊加使用6.1背景：激光探測裝備逐漸列裝，相關隱身路線眾多隨著激光技術的發(fā)展，激光測距機、激光制導武器、激光雷達等已研制成功并裝備部隊。為了保護自身武器平臺（如飛機、坦克、軍艦）和重要軍事設施（如指揮中心）的安全，提高其戰(zhàn)場生存能力，研發(fā)目標的激光隱身技術，已迫在眉睫。激光隱身是通過減少目標對激光的反射信號，使目標具有低可探測性。其主要出發(fā)點為減小目標的激光雷達散射截面和激光反射率。由于現有的雷達探測、紅外探測及可見光探測已經基本可以實現對所有目標的探測要求，因此激光測探尚未普及，因此激光隱身也較為少見，但隨著雷達、紅外、可見光范圍隱身的普及，未來對激光探測的需求將大大增加，從而催生激光隱身的廣泛應用。6.2材料分類：材料跨度大，技術原理接近1.摻雜半導體。以氧化錫為主要原料，摻雜氧化銅、氧化銻、氧化鈣等過渡元素氧化物。并且該材料可實現紅外與激光復合隱身。2.有機金屬絡合物。將有機絡合劑和有效吸收1.06μm波長激光的金屬離子進行結合，再經提純可制備成激光隱身薄膜的功能材料。3.空芯微珠表面化學鍍銅。通過對陶瓷空芯微珠表面進行改性以達到吸收和散射目的?；瘜W鍍常以硫酸銅微珠，以甲醛為還原劑。4.納米隱身材料。具有了寬頻帶、兼容性好、質量小和厚度薄等特點，成為未來激光隱身的研究方向。七、多頻段隱身技術：隱身的發(fā)展方向，技術壁壘的基礎7.1簡介：探測設備紛繁復雜，多頻譜隱身成為剛需隨著探測技術的迅猛發(fā)展，武器裝備在戰(zhàn)場上可能同時受到來自雷達、熱紅外、可見光劑近紅外、激光等多頻譜、多波段偵察儀器的探測，因此適用于單一頻段的隱身材料將很難獲得進一步的實際應用，而多頻譜兼容隱身材料有希望滿足武器裝備在戰(zhàn)場復雜電磁環(huán)境中的需要。多頻譜隱身需要同時考慮多個波段的隱身需求，因此技術難度非常高，但其需求卻非常旺盛，因此成為隱身行業(yè)壁壘最高也是最重要的市場?，F獲得實際應用的隱身技術基本都實現了一定程度上的多頻段兼容，但距離實現所有頻段的完全兼容仍有較大差距。一般有兩種思路，第一，將高性能微波吸收材料、低紅外發(fā)射率材料以及可見光偽裝材料形成夾層或多層膜等復合結構，如考慮把紅外低發(fā)射率作為外層，雷達波高吸收層作為內層形成一種雷達與紅外兼容的雙層復合結構。第二，研制一種微波高吸收、紅外低輻射，同時可見光近紅外能偽裝的一體化材料，如一些稀土納米材料、摻雜氧化物半導體、摻雜光子晶體等。7.2發(fā)展情況：頻譜逐漸拓寬，技術難度較高美國、德國、瑞典研制的多波段隱身材料已達到可見光、近紅外、中遠紅外和雷達毫米波四波段兼容的水平，所開發(fā)的隱身涂料可以吸收雷達、紅外、毫米波，涂到被保護裝備上之后，最終形成的涂層僅使裝備厚度增加幾個納米，適用于任何材料和結構。目前國內外研究較多的多頻譜材料主要有：雷達與紅外兼容隱身材料，紅外與激光兼容隱身材料、紅外與可見光兼容隱身材料，以及覆蓋包括可見光、近紅外、遠紅外和微波在內的多波段隱身材料。八、等離子體隱身：俄羅斯獨有技術，技術難度較大8.1簡介：全新隱身概念，雷達隱身優(yōu)勢巨大等離子體隱身是利用等離子體在飛機、輪船等武器裝備表面產生的等離子云來實現規(guī)避電磁波探測的一種技術。這是不同于外形隱身和材料隱身的新概念隱身技術，可通過設計等離子體云的特征參數，如能量、電離度、振蕩頻率等，來滿足不同的要求，是敵方難以探測，從而達到隱身的目的。這種技術甚至能通過改變反射信號的頻率，使敵方雷達測到假數據，以實現軍事欺騙。采用等離子體隱身相比材料隱身和外形隱身有許多獨特優(yōu)勢：一是吸波頻帶寬；二是吸收效率高，隱身性能好；三是使用簡單；四是使用時間長；五是價格及其便宜；六是無須改變裝備的外形設計，不影響飛行使用性能，甚至還能降低飛行阻力30%左右；七是沒有吸波材料和涂層，維護費用大大降低。據稱，采用這種新技術的飛行器，被敵方發(fā)現的概率可降低99%，即能實現真正的隱身。雖然等離子體隱身具有諸多優(yōu)勢，但其技術原理完全獨立，技術難度很高，需要大量的研究工作才能投入實際使用，因此目前未見各國有廣泛應用。8.2發(fā)展現狀：俄羅斯獨領風騷，已列裝多個型號世界各國爭相發(fā)展等離子隱身技術。早在20世紀60年代，蘇聯(lián)就開始了秘密研究等離子體吸收電磁波的性能。80年代初期，蘇聯(lián)是世界上最早開始等離子體飾演的，重點研究等離子體在高空超音速飛行器上的潛在應用。經過幾十年的發(fā)展，俄羅斯等離子體隱身技術的成果已經明顯領先于美國。據悉，其第一代產品是等離子體發(fā)生片，厚度為0.5~0.7mm，將發(fā)生片貼于飛機的強散射部位，電離空氣即可產生等離子體。第二代產品是等離子體發(fā)生器，在等離子發(fā)生器中加入易電離氣體，即可產生等離子體云層，其不僅可以減弱利達的發(fā)射信號，還可改變發(fā)射信號的頻率從而實現隱身。20世紀初，該研究出新研制了第三代產品，利用飛行器周圍的靜電能量來減少飛行器雷達散射截面。因此俄羅斯的隱身戰(zhàn)斗機沒有像美國那樣采用外形隱身設計。20世紀90年代初，美國在休斯敦實驗室進行了等離子技術研究。1998年，美國的等離子體隱身技術進入實用階段，美國海軍委托田納西大學等單位成功地研制出等離子體隱身天線，該系統(tǒng)的天線單元是一個U型等離子體放電管。當放電管通電時就成為導體，能發(fā)射和接受無線電信號；當放電管斷開電源時就成為絕緣體，使敵人的雷達無法發(fā)現。8.3原理：技術壁壘高，產業(yè)化難度大等離子體隱身的原理是利用等離子體發(fā)生器、發(fā)生片或放射性同位素在兵器表面形成一層等離子體云，通過控制等離子體的能量、電離度、振蕩頻率等特征參數，使照射到等離子體云上的雷達波遇到等離子體的帶電離子后，兩者發(fā)生相互作用。電磁波的一部分能量傳給帶電例子，被帶電粒子吸收，而自身能量逐漸衰減。另一部分電磁波受一系列物理作用的影響而繞過等離子體，或者發(fā)生折射而改變傳播方向，使返回到雷達接收機的能量很小，使雷達難以探測，以達到隱身的目的。等離子體產生的機理主要有碰撞電離、光致電離、熱電離三種。目前，在等離子體隱身技術中，研究得較多，同事比較有前景的方法有以下三種：第一種，是利用高壓氣體放電產生等離子體。即在常溫下，通過電源以高壓的形式產生氣體放電，將氣體電離形成等離子體。美國休斯研究實驗室即采用該方法。第二種，是利用噴流式等離子體發(fā)生器產生等離子體。噴流式等離子體發(fā)生器一般由工質控制系統(tǒng)、等離子體發(fā)生器及電源等幾個部分組成，其中等離子體發(fā)生器是產生等離子體的核心裝置，方式為氣體放電。俄羅斯的第一代、第二代和第三代等離子體隱身實驗均采用該方式。第三種，是在武器特定部位涂一層放射性同位素，其在衰變過程中放出的射線具有很高的能量，它們在穿過空氣的過程中，通過轟擊空氣分子使其電離，產生大量的電子和離子而形成等離子體。8.4應用：飛行器為主，通訊設備為輔8.4.1等離子體隱身飛行器借助等離子體隱身技術，可使得導彈、飛機到汽車等任何移動物體大幅降低“可見度”。通過等離子體遮蔽，即使老式和廉價的飛機隱身能力也可超于昂貴的美國F-117及B-2隱身飛機，因此具有非常好的經濟性。目前俄羅斯研制得緊湊型等離子體發(fā)生器體