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河南城建学院隐身材料学号：102410126姓名：刘应安专业：高分子材料与工程化学与化学工程系2013年4月25日河南城建学院目录高分子材料的应用与发展………………………………….1隐身材料的概念…………………………………………….2隐身材料的发展…………………………………………….2隐身材料的类别…………………………………………….3隐身材料在武器防护上的应用…………………………….4隐身材料的应用前景……………………………………….6河南城建学院高分子材料的发展与应用随着科学技术的发展，高分子材料得到了广泛的应用。尤其功能高分子材料在近几十年发展迅速，在国防和民用领域占有极其重要的地位，它以有机化学，无机化学，高分子化学，高分子物理以及高分子材料学为基础，与医学，电学，生物学等领域相互结合，为人类创造了一个丰富多彩的材料世界。伴随着人类对于新技术的开发，电磁波无处不在，电磁波辐射对环境的影响日益增大，飞机会因为电磁干扰无法正常起飞，手机等电子设备可能会因为电磁干扰物无法正常工作……因此，具有吸波性能的高分子材料得以发展。特别是在军事上的应用，为了保住自己在军事上的霸主地位，一些军事强国不断发展武器装备。在未来战争中，飞机的隐身性能就显得格外重要，所以隐身材料在解决飞机隐身性上起到了重要作用，在未来战场上，飞机具有更好的隐身性，意味着拥有主动权，手中有更高的胜算，各个国家都在致力于功能性高分子材料的开发和研究。尤其是以美国为首的发达国家在隐身技术方面的发展极其突出。在日益重要的隐身和电磁兼容（EMC）技术中，电磁波吸收材料的作用和地位十分突出，已成为现代军事中电子对抗的法宝和秘密武器，因此，吸波材料在解决隐身问题上得到了广泛的应用，在飞机、导弹、坦克、舰艇、仓库等各种武器装备和军事设施上面涂复合吸收材料，就可以吸收侦察电波、衰减反射信号，从而突破敌方雷达的防区，这是反雷达侦察的一种有力手段，减少武器系统遭受红河南城建学院外制导导弹和激光武器袭击的一种方法。如美国B－1战略轰炸机由于涂复合吸收材料，其有效反射截面仅为B－52轰炸机的1/50；在0H－6和AH－1G型眼镜蛇直升机发动机的整流罩上涂复吸收材料后可使发动机的红外辐射减弱90%左右。在1990年的海湾战争中，美国首批进入伊拉克境内的F－117A飞机就是涂了吸收材料的隐形战机，它们有效避开了伊拉克的雷达监测。据悉，瑞典海军近年来研制成功的世界上第一艘隐形战舰已投入使用，美、英、日、俄等国均已研制出自己的隐形坦克和其它隐形作战车辆。此外，电磁波吸收材料还可用来隐蔽着落灯等机场导航设备及其它地面设备、舰船桅杆、甲板、潜艇的潜望镜支架和通气管道等设备。隐身材料的概念所谓隐身材料就是能吸收投射它表面的电磁波的一类材料。吸波材料是指能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸收电磁波目的。不同于屏蔽解决方案，其功效性在于减少干扰电磁波的数量。既可以单独使用吸收电磁波，也可以和屏蔽体系配合，提高设备高频功效。隐身材料的发展在吸收材料的众多形状当中，有种形状被称为涂层型，在飞行器表面只能用涂层型吸收材料，为展宽频率带，一般都采用复合材料的涂层。如锂镉铁氧体涂层厚度为2.5mm～5mm时，在厘米波段，可衰河南城建学院减8.5dB;尖晶石铁氧体涂层厚度为2.5mm时，在9GHz可衰减24dB；铁氧体加氯丁橡胶涂层厚度为1.7mm～2.5mm时，在5GHz～10GHz衰减达30dB左右。该涂层采用的就是功能高分子吸波材料，在解决高频电磁干扰技术上，完全采用屏蔽的解决方式越来越不能满足规则了。因为诸多设备中，端口的设置及通风、视窗等的需求使得实际的屏蔽方法不可能形成像法拉第电笼那样的全屏蔽电笼，端口尺寸技术是设备高频化的一大威胁。另外，困扰人们的还有另外一个技术，在设备实施了有效的屏蔽后，对外干扰技术虽然解决了，但电磁波干扰技术在屏蔽系统内部仍然存在，甚至因为屏蔽导致干扰加剧，甚至引发设备不能正常工作。这些都是屏蔽存在的技术，也正是因为这些技术的存在，吸波材料有了用武之地。目前常用的吸波材料可以对付的电磁干扰频段范围从0.72GHz到40GHz。当然应用在更高和更低频段上的吸波材料也是有的。吸波材料大体可以分成涂层型、板材型和结构型；从吸波机理上可以分成电吸收型、磁吸收型；从结构上可以分为吸收型、干涉型和谐振型等吸波结构。吸波材料的吸波效果是由介质内部各种电磁机制来决定，如电介质的德拜弛豫、共振吸收、界面弛豫磁介质畴壁的共振弛豫、电子扩散和微涡流等。隐身材料的类别吸波材料的损耗机制大致可以分为以下几类：其一，电阻型损耗，此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗，即导电率越大，载流子引起的宏观电流（包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的河南城建学院涡流）越大，从而有利于电磁能转化成为热能。其二，电介质损耗，它是一类和电极有关的介质损耗吸收机制，即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。电介质极化过程包括：电子云位移极化，极性介质电矩转向极化，电铁体电畴转向极化以及壁位移等。其三，磁损耗，此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗，此类损耗可以细化为：磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应等，其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外，最新的纳米材料微波损耗机制是目前吸波材料分析的一大热点。隐身材料在武器防护上的应用F-22“猛禽”（英语：F-22Raptor）是一种由美国洛克希德·马丁、波音和通用动力等公司联合为美国空军设计的重型隐身战斗机，主要任务是取得并确保战区的制空权。目前唯一现役的第五代战斗机。它配备了AN/APG-77主动相控阵雷达、AIM-9X红外成像（IIR）空对空导弹、AIM-120C/D中程空对空导弹、二维F119-PW-100推力矢量引擎、先进整合航电与人机界面等。在设计上具备超音速巡航（不需使用加力燃烧室）、超视距作战、高机动性、对雷达与红外线隐身等特性。据估计其作战能力为F-15的二到四倍。f22最强悍之处不是单挑，而且信息化作战，首先f22和世界其他先进战机相比，最大的优势是隐身上，其他的性能在三代机上也基本上都实现了。想对付f22目前来说，最好的方法是在机场上干掉，在天空中搞掉他难度太大了，f22本来就不是一个空战悍将的角色，他是一个高级刺客，而且是一河南城建学院个隐形的，他的任务就是打完关键目标就撤退，其他目标交给友军完成了，所以不要想着几架f22和一堆3代机面对面肉搏，f22的近程导弹基本上是防止出现意料之外的敌人而准备，他本身的原则就是和b2一样，发射完导弹就走人，而其机载导弹的射程也令其他现役飞机望尘莫及，想要搞掉猛禽，只有在地上把他搞定，一旦上天，难度就很大了。隐身材料是隐身技术的重要组成部分，在装备外形不能改变的前提下，隐身材料（stealthmaterial）是实现隐身技术的物质基础。武器系统采用隐身材料可以降低被探测率，提高自身的生存率，增加攻击性，获得最直接的军事效益。因此隐身材料的发展及其在飞机、主战坦克、舰船、箭弹上应用，将成为国防高技术的重要组成部分。对于地面武器装备，主要防止空中雷达或红外设备探测、雷达制导武器和激光制导炸弹的攻击；对于作战飞机，主要防止空中预警机雷达，机载火控雷达和红外设备的探测，主动和半主动雷达、空对空导弹和红外格斗导弹的攻击。为此，常需要雷达、红外和激光隐身技术。结构型雷达吸波材料是一种多功能复合材料，它既能承载作结构件，具备复合材料质轻、高强的优点，又能较好地吸收或透过电磁波，已成为当前隐身材料重要的发展方向。国外的一些军机和导弹均采用了结构型RAM，如SRAM导弹的水平安定面，A-12机身边缘、机翼前缘和升降副翼，F-111飞机整流罩，B-1B和美英联合研制的鹞-Ⅱ飞机的进气道，以及日本三菱重工研制的空舰弹ASM-1和地舰弹SSM-1的弹翼等均采用了结构型RAM。近年来，复合材料的高速发展为结构吸波材料的研制提供了保障。新型热塑性PEEK(聚醚醚酮)、河南城建学院PES(聚醚砜)、PPS(聚苯硫醚)以及热固性的环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和异氰酸酯等都具有比较好的介电性能，由它们制成的复合材料具有较好的雷达传输和透射性。采用的纤维包括有良好介电透射性的石英纤维、电磁波透射率高的聚乙烯纤维、聚四氟乙烯纤维、陶瓷纤维，以及玻纤、聚酰胺纤维。碳纤维对吸波结构具有特殊意义，近年来，国外对碳纤维作了大量改良工作，如改变碳纤维的横截面形状和大小，对碳纤维表面进行表面处理，从而改善碳纤维的电磁特性，以用于吸波结构。隐身材料应用前景对隐身材料来说，对某种探测手段的隐身性能好，往往对另一种探测手段的隐身性能就不好。例如，对激光探测的隐身性能好，一般对红外探测就不能隐身，这就是隐身材料的相容性问题。为解决这一问题，需要研制兼容型隐身材料，如雷达波、红外兼容隐身材料，红外、激光兼容隐身材料，雷达波、红外、激光等多种兼容的隐身材料等。功能高分子是高分子领域发展最快，研究最活跃的，随着科学技术的不断进步，功能高分子材料将替代传统材料，成为人类生活中的主导，实现很多人类几千年无法实现的梦想，它将在人类文明的进程中具有里程碑式的意义。