說過超材料,肯定離不開深圳光啟集團,因為光啟集團對超材料的研發不僅世界領先,而且擁用全球首條超材料生產線,不過,迄今為止,光啟的超材料研發在大眾看來,還有一種神秘感。真正向社會公布的,只有一件2016年在珠海航展上展示的紅外隱身衣。
介紹太多的光啟,有做廣告之嫌,還是說說大家比較感興趣的超材料吧,其實超材料是一種人工複合材料,它具有自然材料一些不具備的物理特性,比如隱形。
超材料的隱身原理:
通過對材料結構參數的調節,就可以實現對超材料的電磁參數,反射相位,透身相位等元素進行自由設計,以達到常規材料所不具備的各種功能。近幾年,超材料的隱身功能研究受到了廣泛的關注,世界各國都想利用超級料不同的物理性質達到不同的隱身效果,不過並不是那麼簡單,並不是每個國家都能擁有的高科技技術。
超材料主要是通過繞射傳播達到隱身的效果,隱身技術並不是說在肉眼下達到隱身,通常是指一種低可探測的隱身,傳統隱身術通過雷達隱身,紅外隱形等技術來改變物體可探測信息的特徵。超材料更進一步,不再是利用反射和吸引波,而是可以改變波的傳播路線,使其發生彎曲,從而達到繞射傳播而達到隱身。
超材料的發展:
2009年,中國年輕科學家劉若鵬帶領團隊研發出一條類似黃色浴巾的超材料紅外隱身衣,在這件隱身衣上,有數千塊人造玻璃一樣的細小的特異材料片,這個材料能夠控制光線,再通過一系統的複雜的計算,把這些小玻璃片按照特定的方式排列,就可以讓微波的路徑變彎,讓紅外成像設備無法探測和辨識,只要被隱身衣遮擋的地方,就能和周圍環境融為一體。
我國超材料的五大優勢:
我國以光啟集團為代表研發生產的超材料隱身技術具有五大優勢:
1、從根本上提升了高端裝備的隱身性能
實現了傳統塗料無法解決的全頻段涵蓋低頻到紅外,隱身性能相比塗料提升一到兩個數量級。
在超材料的研發上面,光啟在全球已經取得了絕對優勢,不僅建成全球第一條超材料生產線,而且在這方面申請的專利數量達到3600多件,已經超過了所有其它國家之和,光啟的超材料板已經安裝到國家一些尖端設備上,從根本上縮短了和歐美之間的差別。
2、從根本上解決了傳統塗料隱身無法維護的問題
傳統的隱料塗料,不但造價昂貴,而且一旦損壞就無法修復,光啟把超材料做成板材,可以隨時更換和維修,這個不僅降低了成本,而且延長的需要隱身功能設備的使用壽命。
3、從根本上解決了「隱身」、「探測(天線)」、「結構承載」一體化的難題
航空天線罩是功能性複合材料結構件,材料需要滿足介電性能、力學性能、工藝性能、質量和成本要求等。其材料設計伴隨其功能變化不斷發展,根據不同的使用環境,天線罩一般要求有較好的透波性能、隨溫度變化的穩定介電性能,以及防雨蝕、雷擊、陽光照射、大氣老化等性能。
現在利用吸透波一體化設計的隱身超材料,較好平衡了低頻透波和高頻截止吸波之間的性能,三維立體複合超材料的使用為寬頻寬角吸透波提供了更大設計空間,非金屬微結構的引入在超材料電場增強局部帶來了吸收能量轉化為熱量的效應,是一種有效的頻率選擇吸波設計手段。
4、減輕了隱身結構50%的重量
除了隱身能力非常強大之外,超材料也可以做到非常輕薄,其厚度的可以做到傳統材料的1/180,減輕50%的隱身結構重量,採用最先進的蒙皮技術,特別適合用於最新一代戰機上。
5、全壽命周期使用成本降低40%。
因為超材料的厚度可以做的極致,所以可以降低40%的成本,大幅降低隱身設備的造價,在同樣成本的情況下,能夠製造更多的數量,特別適合做於航天航空領域。
今天對超材料的分享就到這裡吧,看著我國在高科技取得一個又一個突破,心中真的感到無比的自豪,這都是許多人多年默默努力的結果,是這些科技人員的科研成果,讓我們國家在世界上有了底氣。感謝這些默默付出的人,為他們點讚。
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