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單一型紅外隱身材料

導電高聚物材料重量輕、材料組成可控性好且導電率變化范圍大，因此作為單一紅外隱身材料使用的前景十分樂觀，但其加工較困難且價格相當昂貴，除聚苯胺外尚無商品生產(chǎn)。E. R. Stein等人研究發(fā)現(xiàn)， 導電聚合物聚吡咯在 1. 0~2. 0GHz 對電磁波的衰減達26dB。中科院化學所的萬梅香等人研制的導電高聚物涂層材料，當涂層厚度在 10~15μm 時，一些導電高聚物在8~20μm 的范圍內(nèi)的紅外發(fā)射率可小于0. 4。

復合型紅外隱身材料

復合型紅外隱身材料主要有涂料型隱身材料、多層隱身材料和夾芯材料。

（1） 涂料型隱身材料

涂料型紅外隱身材料一般由粘合劑和填料兩部分組成。填料和粘合劑是影響紅外隱身性能的主要因素，目前的研究大多針對熱隱身。

（2） 多層隱身材料

多層隱身材料中最常見的是涂敷型雙層材料。一般有微波吸收底層和紅外吸收面層組成。德國的 Boehne研制了一種雙層材料， 底層有導電石墨、炭化硼等雷達吸收劑 （ 75%~85%） , Sb2O3 阻燃劑（ 6%~8%） 和橡膠粘合劑（ 7%~18%） 組成，面層含有在大氣窗口具有低發(fā)射率的顏料。國內(nèi)研制出了面層為低發(fā)射率的紅外隱身材料， 內(nèi)層雷達隱身材料可用結(jié)構(gòu)型和涂層型兩種吸波材料的雙層隱身材料。

（3） 夾芯材料

夾芯材料一般由面板和芯組成。面板一般為透波材料， 芯為電磁損耗材料和紅外隱身材料。

納米復合隱身材料

納米材料的特性

表面效應(yīng)。納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相當大的比例，隨著粒徑的減小，表面原子數(shù)量比迅速增加。由于表面原子數(shù)量比增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，極不穩(wěn)定，很容易與其他原子結(jié)合。

量子尺寸效應(yīng)。粒子尺寸下降到一定值時，費米能級附近的電子連續(xù)能級離散化，致使納米材料具有高的光學非線性，特異的催化及光催化特性。

小尺寸效應(yīng)。當超細微粒的尺寸與光波波長或德布羅意波長及超導態(tài)的相干長度等物理尺寸特征相當或者更小時，晶體周期性的邊界條件將被破壞，從而產(chǎn)生一系列的光學、熱學、磁學和力學性質(zhì)。

納米復合隱身材料的隱身機理

由于納米材料的結(jié)構(gòu)尺寸在納米數(shù)量級，物質(zhì)的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等方面對材料性能有重要影響。隱身材料按其吸波機制可分為電損耗型與磁損耗型。電損耗型隱身材料包括SiC粉末、SiC纖維、金屬短纖維、鈦酸鋇陶瓷體、導電高聚物以及導電石墨粉等；磁損耗型隱身材料包括鐵氧體粉、羥基鐵粉、超細金屬粉或納米相材料等。下面分別以納米金屬粉體（如Fe、Ni等）與納米Si/C/N粉體為例，具體分析磁損耗型與電損耗型納米隱身材料的吸波機理。

金屬粉體（如Fe、Ni等）隨著顆粒尺寸的減小，特別是達到納米級后，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。其在細化過程中，處于表面的原子數(shù)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(zhuǎn)化為熱能，從而增加了材料的吸波性能。一般認為，其對電磁波能量的吸收由晶格電場熱振動引起的電子散射、雜質(zhì)和晶格缺陷引起的電子散射以及電子與電子之間的相互作用三種效應(yīng)來決定。

納米Si/C/N粉體的吸波機理與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。但目前對其結(jié)構(gòu)的研究并沒有得出確切結(jié)論，本文僅以M.Suzuki等人對激光誘導SiH4+C2H4+NH3氣相合成的納米Si/C/N粉體所提出的Si（C）N固溶體結(jié)構(gòu)模型來作說明。其理論認為，在納米Si/C/N粉體中固溶了N，存在Si（N）C固溶體，而這些判斷也得到了實驗的證實。固溶的N原子在SiC晶格中取代C原子的位置而形成帶電缺陷。在正常的SiC晶格中，每個碳原子與四個相鄰的硅原子以共價鍵連接，同樣每個硅原子也與周圍的四個碳原子形成共價鍵。當N原子取代C原子進入SiC后，由于N只有三價，只能與三個Si原子成鍵，而另外的一個Si原子將剩余一個不能成鍵的價電子。由于原子的熱運動，這個電子可以在N原子周圍的四個Si原子上運動，從一個Si原子上跳躍到另一個Si原子上。在跳躍過程中要克服一定勢壘，但不能脫離這四個Si原子組成的小區(qū)域，因此，這個電子可以稱為“準自由電子”。在電磁場中，此“準自由電子”在小區(qū)域內(nèi)的位置隨電磁場的方向而變化，導致電子位移。電子位移的馳豫是損耗電磁波能量的主要原因。帶電缺陷從一個平衡位置躍遷到另一個平衡位置，相當于電矩的轉(zhuǎn)向過程，在此過程中電矩因與周圍粒子發(fā)生碰撞而受阻，從而運動滯后于電場，出現(xiàn)強烈的極化馳豫。

納米復合隱身材料因為具有很高的對電磁波的吸收特性，已經(jīng)引起了各國研究人員的極度重視，而與其相關(guān)的探索與研究工作也已經(jīng)在多國展開。盡管目前工程化研究仍然不成熟，實際應(yīng)用未見報道，但其已成為隱身材料重點研究方向之一，今后的發(fā)展前景一片光明。而其一旦應(yīng)用于實際產(chǎn)品，也必將會對各國的政治、經(jīng)濟、軍事等多方面產(chǎn)生巨大影響。

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