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納米材料為隐身技術升級帶來新突破

圖文 更新时间:2024-07-17 17:29:15

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納米材料為隐身技術升級帶來新突破(納米材料為隐身技術升級帶來新突破)1

圖注:美國F-35隐身戰機,隐身技術現已成為現代化戰争中極為重要和有效突防的戰術技術手段,受到世界各國的高度重視

隐身技術在現代戰争中作為極為重要的突防手段,是世界各主要軍事強國重點發展的領域之一。近年來,納米隐身材料因為具有很高的對電磁波的吸收特性,已經引起了各國研究人員的高度重視,并将其作為新一代隐身材料進行探索和研究。

納米材料為隐身技術升級帶來新突破(納米材料為隐身技術升級帶來新突破)2

圖注:納米材料具有極好的吸波性能,其作為新一代隐身材料,目前已經受到各國的重視

納米材料特性

納米隐身材料為什麼會具有優良的吸波特性呢?首先還是要從納米材料本身的特性談起。

圖注:中國殲-20發射導彈想象圖,近年來,我國在隐身飛機、無人機等隐身裝備的研制和使用方面,技術水平已達到和美軍“同台競技”的程度,優于其他國家

納米隐身材料的隐身機理

由于納米材料的結構尺寸在納米數量級,物質的量子尺寸效應和表面效應等方面對材料性能有重要影響。隐身材料按其吸波機制可分為電損耗型與磁損耗型。下面以納米金屬粉體為例,具體分析電損耗型納米隐身材料的吸波機理。

金屬粉體(如鐵、鎳等)随着顆粒尺寸的減小,特别是達到納米級後,電導率很低,材料的比飽和磁化強度下降,但磁化率和矯頑力急劇上升。粉體在細化過程中,處于表面的原子數越來越多,增大了納米材料的活性,因此在一定波段電磁波的輻射下,原子、電子運動加劇,促進磁化,使電磁能轉化為熱能,從而增加了材料的吸波性能。

納米隐身材料的研究前景展望

(1)寬頻化。目前的反雷達探測隐身技術主要是針對厘米波段雷達,覆蓋的頻率段有限。而近年來随着先進紅外/紫外探測器的發展,米波段雷達、毫米波段雷達等新型先進探測器的相繼問世,給原有的隐身手段提出了新的嚴峻挑戰。這就要求隐身材料具備寬頻帶吸波特性,即用同一種隐身材料對抗多種波段的電磁波源的探測。

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圖注:中國JY-26遠程相控陣雷達,近年來随着米波段雷達、毫米波段雷達等新型先進探測器的相繼問世,給原有的隐身手段提出了新的嚴峻挑戰,這就要求隐身材料具備寬頻帶吸波特性

(2)複合化。根據目前吸波材料的發展狀況,一種類型的材料很難滿足日益提高的隐身技術所提出的“薄、輕、寬、強”的綜合要求,因此需要将多種吸波材料進行多種形式的複合來獲得最佳隐身效果。

(3)低維化。人們為探索新的吸收機理和進一步提高吸波性能,已經日益重視研究納米顆粒、纖維、薄膜等低維材料。研究對象集中在磁性納米粒子、納米纖維、顆粒膜與多層膜等方面,是隐身材料發展中極具潛力的一個方向。

(4)智能化。目前在航空航天領域内,智能化材料正得到越來越廣泛的應用,如現在正處于實驗室或初步應用階段的飛行器自适應蒙皮技術,就要求蒙皮材料對氣流的流态做出響應,以自身形變調整與氣流接觸面的形狀,達到最适應當前氣流流态的效果。

結語

盡管目前工程化研究仍然不很成熟,同時也因受到保密制度的制約,使得實際應用未見報道,但納米隐身材料已成為隐身材料中重點研究方向之一,今後的發展前景一片光明。而其應用于實際産品後,也将對各國的政治、經濟、軍事等多方面産生巨大影響。

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