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鐵氧體吸收電磁波

生活 更新时间:2024-08-06 05:09:07

随着信息技術在軍事領域中的廣泛應用,現代戰場的電磁環境變得越來越複雜,武器裝備面臨着以激光、紅外、微波、毫米波、可見光等電磁波為媒介的先進探測系統的嚴重威肋、,急需發展武器裝備的隐身作戰能力。吸波材料通過有效地吸收入射雷達波從而使目标雷達散射截面(RCS)顯著縮減并降低其可探測性,是實現武器裝備隐身化的重要物質基礎之一,成為各軍事強國的研宄熱點之一。傳統吸波材料設計多是針對雷達波段的探測手段而進行的,而信息化條件下的戰場環境則增加了複雜電磁環境這一新要素,對吸波材料的性能提出了嚴峻的挑戰。

由于電磁活動對各維空間的滲透,電磁環境己上升為信息化戰場上最複雜的環境要素,電磁空間戰場成為與陸、海、空、天并列的“第五維戰場”。随着電子信息裝備的大量使用,戰場電磁環境日益複雜,在空域、時域、頻域、能量上均與以往有顯著變化,常規的吸波材料越來越不能滿足現代戰争的需要。

鐵氧體吸收電磁波(讓鐵氧體為主的吸波材料早已落伍)1

第四是電磁環境動态化。戰場空間的電磁信号是在人為控制下産生的,因作戰時間和作戰目的的不同具有動态變化的特性,具體表現為空域上的縱橫交織、時域上的持續不斷、頻域上的密集重疊、能量上的密度不均。隐身的最終目标是使武器裝備的信号特征與周圍環境融為一體,動态的電磁環境必然要求武器裝備的隐身特性也是動态變化的,其釆用的吸波材料性能也應具備動态變化的特性。傳統吸波材料是靜态的被動防禦,不能實時調控,難以适應現代探測技術和作戰環境的多樣性變化。

過去鐵氧體為主的磁性吸波材料和以碳系材料為主的介電損耗性吸波材料,存在吸波頻段窄、厚度密度大、環境适應性差等缺點,不能滿足複雜電磁環境下武器裝備的隐身作戰需求。随着材料技術的不斷發展,許多新材料、新技術、新概念不斷引入到吸波材料的設計中,形成了許多具有新奇特性的新材料。

例如等離子體吸波材料。等離子體吸波原理是在武器表面形成等離子雲,當雷達發射的電磁波照射到等離子雲上時,與等離子的帶電離子相互作用,一部分能量就會被帶電離子吸收,從而導緻雷達發射的電磁波衰減,達到武器隐身的目的。等離子體隐形術的優越性在于可使武器裝備幾乎不作任何結構和性能上的改變,隻通過設計等離子的特征參數,來滿足一些特定的要求,使敵方雷達更加難以發現,從而達到隐形的目的。

此外還有納米吸波材料。當材料粒子尺寸在納米級時,量子效應使納米粒子的電子能級發生分裂,分裂能級間隔正處于與微波對應的能量範圍内而導緻新的吸波效應。同時由于比表面積大、表面原子比例高、懸挂鍵增多,因此截面極化和多重散射也是重要的電磁波損耗途徑。目前國内外研究的納米吸收劑主要集中在納米金屬與合金吸收劑、納米氧化物吸收劑、納米陶瓷吸收劑、納米導電聚合物和納米金屬與絕緣介質複合吸收劑等方面。

鐵氧體吸收電磁波(讓鐵氧體為主的吸波材料早已落伍)2

電磁超材料代表一類介電常數和磁導率可人為控制、各參量可正可負的新型人工複合電磁材料。2008年科學家設想了利用電磁超材料實現電磁波完美吸波材料或結構的新概念,充分利用了電磁超材料的強諧振損耗性質,使電磁吸波超材料成為一個研究熱點。基于電磁超材料,多種新型微波吸波材料與結構相繼被提出,包括全極化吸波結構、頻譜可調節吸波結構、反射吸收可切換吸波結構等。新型材料充分運用人工超材料的特殊物理特性和參數可設計性,有效提高了對電磁波的調控能力,具有一定的應用前景。

智能吸波材料是能感知和分析從不同方位到達的電磁波特性,并作出最佳響應,以達到電磁波隐身的目的。智能吸波材料是智能材料與吸波材料的有機結合,這種結合大大提高了吸波材料的功能,使其具有了智能材料的感知、回饋、控制、執行能力,使目标混雜于環境中難以分辨,從而實現在各種環境中隐身的目的。區别于傳統的外加式隐身和内在式雷達波隐身思路設計,為吸波材料的發展和設計提供了嶄新的思路,是隐身技術發展的必然趨勢。國外在電緻變色、電緻變發射率、動态自适應吸波材料等材料體系開發、材料的各項性能參數、機理研究和系統整合方面進行了深入的研究,取得了明顯的進展。

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