论隐形材料与隐身武器_隐形材料论文

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由于武器技术的迅速发展,20世纪末已经进入了“被看到就会被打中,被打中就会被摧毁”的时代。所以,如何使交战的对方无法“看到”,即用隐真示假的方法使探测或识别的部队、器材、装备和设施的可能性减少到最低限度,已经越来越受到国防军事部门的重视,越来越多的物理、化学的科学家从事着相关领域的技术研究。

为了使武器,包括飞机、大炮和军舰等,躲避各种传感器(侦察器)的追踪发现,现代的军事装备要像“变色龙”一样,穿上“伪装”才行。由于科技进步,现在的传感器可在电磁波谱多波段,特别是在紫外区、可见区、红外区和雷达波段发现目标,所以这些“伪装”不仅要求颜色、外形与背景协调,而且要在电磁波谱多谱段反射光谱与背景相一致。因此,世界各国对“伪装涂料”的发展都很重视。其中,大量的化学、物理等学科知识在此高科技领域中得到了广泛应用。

那么,“伪装涂料”是怎样让飞机、大炮等武器“不见了”呢?

设计伪装材料的灵感,是来源于人们对身边事物的观察。如果你仔细观察树叶表面,就会发现一个奇怪的现象:

当近距离观察时,发现它有光泽,但是远距离看时就没有光泽,这是由于它的背景的“光泽”很小,而其表面组织结构“粗糙”,再加上来自四面八方的反射造成的。因此,在制备伪装涂料时,为了尽量避免镜面反射,一般采用无光漆(漆膜光泽在10%以下)、选择光泽小的基料(如过氯乙烯树脂),提高体质颜料(即填充料,如滑石粉、硅藻土、碳酸钙)的用量来控制光泽。人们应用上面观察的现象、规律和原理,可以制得在可见光波段和红外光波段的伪装涂料。

微波,即雷达波,是波长很短的电磁波。目前,最重要的侦察手段就是雷达波段侦察器——雷达。雷达是借助于金属物体能反射雷达波的特性来测量和发现目标的。

为了防止某些设施或船舰、飞机等被雷达等微波的探索发现,可在这些物体表面涂上涂料,这种涂料能够使入射雷达的辐射得到吸收、散射,不能大量反射,则可使雷达测不到这些目标。这些涂料主要由基料和填料组成。常用的基料有天然或合成橡胶、沥青、醇酸树脂等,主要起粘合作用。填料是吸收雷达波的主要成分,它是由特殊制备的氧化铁、氧化镁等铁磁性物质组成。

铁的氧化物本是有磁性的,怎样消除这些磁性呢?原来,在制备时,将这些无机铁磁性材料的混合物,经过多次的交替热处理并粉碎,可以使它们残余的磁性全部消失,然后,再将铁磁性材料逐渐加热升温,再迅速冷却,此时可得小于74μm的材料,再将其涂刷在高反射性的物体(如铝板)上,则该涂层具有了吸收入射电磁波能量的作用。

当前,科学技术的发展日新月异,使用了高科技的产品,可以击落隐形飞机,这就意味着新一代侦察器正在不断出现。“变色龙”通过变色来适应环境,它能在各种环境中隐蔽自己,以便于捕食和逃避伤害。如果能研制出可随环境而自动变色的伪装材料,那就能有效地防止侦察器的跟踪,由于科技的发展,多种能伴随光和温度变化而变色的物质的相继发现,这种设想的实现,也变得越来越有可能。

随着纳米技术的问世,具有良好吸波性能的涂层、金属、金属氧化物和某些非金属材料的纳米级超微粒,在细化的过程中,使组成粒子的原子数大大减少,活性大大增加。在微波的辐射下,使原子、电子运动加剧,使电磁能转化为热能,纳米材料具有十分巨大的界面面积,这对提高雷达波的损耗是十分有利的。

目前,人们正在研究纳米复合隐身材料,可以期待出现对厘米波、毫米波、红外光、可见光等很宽波段的复合隐身材料,甚至可望研制成与结构材料复合、与抗核加固技术兼容的隐身材料。

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