解密隱身塗料的分類特性及應用-隱身塗料,飛機塗料,鎳粉 -表面處理...

    慧聰表面處理網訊：2014年12月19日下午，編號2015的國產第四代戰鬥機殲-20進行首次試飛。

    2014年12月19日下午，最新一架編號2015的國產第四代戰鬥機殲-20首飛成功。這與2013號殲-20首飛成功相距不到一月。據悉，中國目前已曝光6架殲-20，而2014年一年時間內，從2011號到2015號（2014號尚未公開亮相），4架殲-20成功首飛，說明殲-20項目進展順利，而2015號殲-20的出現將進一步加快殲-20服役的腳步。與此同時，隨著中國殲-20成為繼美國的F-22、俄羅斯的T-50之後的又一個隱形戰機家族成員，隱身塗料也成為大家津津樂道的話題。

    這裡所說的隱身並不是科幻作品中的「隱身」，而是軍事術語中指控制目標的可觀測性或控制目標特徵信號的技巧和技術的結合。隨著科學技術的發展，隱身技術的應用日益廣泛。隱身技術是為了減少飛行器的雷達、紅外線、光電、目視等觀測特徵而在設計中採用的專門技術，採用隱身技術是為了飛行器在突防時不易被敵方探測器發現，從而增強攻擊的突然性，提高飛機的生存力和作戰效能。

    目前，最具挑戰性的隱身技術是隱身塗料的開發與應用。隱身塗料作為一種最方便、最經濟、極強適應性的隱身技術已經在航空航天、軍事裝備上得到廣泛應用。近年來，美、英、俄、法等軍事強國紛紛投入巨資加大隱身塗料的開發力度。顯而易見，隱身塗料的發展不僅標誌著一個國家科學領域的進步，而且關係到國防力量的鞏固，現階段存在巨大的生存和發展空間。

    隱身塗料是固定塗覆在武器系統結構上的隱身材料，按其功能可分為雷達隱身塗料、紅外隱身塗料、可見光隱身塗料、雷射隱身塗料、聲納隱身塗料和多功能隱身塗料。隱身塗層要求具有：較寬溫度的化學穩定性；較好的頻帶特性；面密度小，重量輕；粘結強度高，耐一定的溫度和不同環境變化。

    雷達隱身塗料

    雷達發射的電磁波碰到金屬材料時易感應生成同頻電磁流並建立電磁場，向雷達二次輻射能量。雷達隱身技術的研究主要集中在結構設計和吸波材料兩個方面。在材料隱身設計中，有兩個關鍵問題：一是如何讓入射波能夠最大限度地進入材料內部而不被表面反射；二是如何讓進入材料內部的電磁波能夠迅速地被材料吸收衰減。雷達隱身塗料就要最大限度地消除被雷達勘測到的可能性。目前，應用於各種武器裝備的吸波塗料比較多，下面簡要介紹幾種。

    鐵氧體吸波塗料

    包括鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鋰鋅鐵氧體、鋰鈦鐵氧體和鋇系鐵氧體等，是發展最早、應用最廣的塗料品種。由於強烈的鐵磁共振吸收和磁導率的頻散效率，鐵氧體吸收材料具有吸收強、頻帶寬的特點，被廣泛用於隱身領域，如美國的SR-1高空偵察機上就使用了鐵氧體吸波塗層。近年來，研究的鐵氧體主要有六角晶系鐵氧體和尖晶石型鐵氧體。

    羰基鐵吸波塗料

    羰基鐵吸波塗料是一種典型的磁損耗型吸波塗料，具有吸收能力強、應用方便等特點。但是由於羰基鐵吸收劑存在密度大，在塗料中體積佔空比一般都大於40%，因此,導致這種吸波塗料仍存在面密度大的缺點。耐腐蝕多晶羰基鐵纖維吸波塗料已在F/A-18E/F和A/F-117X飛機上使用。

    陶瓷吸波塗料

    這類吸波劑具有比鐵氧體、複合金屬粉末等吸收劑密度低、吸波性能較好、可有效地減輕紅外輻射信號的特點。其中碳化矽是製作多波段吸波塗料的主要成分，有可能實現輕質、薄層、寬頻帶和多波段，很有應用發展前景。

    超細金屬粉末吸波塗料

    細化金屬超細粉末能使其組成粒子的原子數目大大減少，磁、電、光等物理性能發生質的變化，磁損耗較大。用這種吸收劑製成的吸波塗料可以通過調節粉末的粒徑、含量和混合比例等來調節吸波塗料的電磁參數，以使其達到較為理想的吸波效果。

    納米吸波塗料

    目前納米材料作為隱身技術的關鍵技術之一，易於實現高吸收、塗層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求，是一種極具發展前景的高性能、多功能材料。據報導，美國研製的「超黑粉」納米吸波材料對雷達波的吸收率達99%；美國研製的寬頻微波吸波塗層材料是由膠黏劑和納米級微粉填料構成%這類多層結構具有很好的磁導率和紅外輻射率，對50MHz～50GHz的電磁波具有良好的吸收性能。

    納米材料是物理學上的理想黑體，納米氧化鋅粉、羰基鐵粉、鎳粉、鐵氧體粉以及鐵、鎳合金粉等都是優良的電磁波吸收材料，不僅能吸收雷達波，而且能很好地吸收可見光和紅外線，用此配製的吸波塗料和結構吸波材料，可以顯著改善飛機、坦克、艦艇、飛彈、魚雷等武器裝備的隱身性能，將是今後隱身領域發展的必然趨勢。

    等離子體吸波塗料

    等離子體吸波塗料是將放射性物質塗覆在目標上，使目標表面附近的局部空間電離，形成等離子體來吸收電磁波的能量。此技術最大的特點就是不用改變裝備的結構，只需利用等離子體發生器就可以實現隱身目的，且隱身效果非常好。目前，這種技術比較先進的國家是俄羅斯和美國。

    紅外隱身塗料

    紅外隱身塗料工藝簡單，施工方便，堅固耐用，成本低廉，是目前隱身塗料中最重要的品種。它主要針對紅外熱像儀的偵查，旨在降低飛機在紅外波段的亮度，掩飾或變形裝備在紅外熱像儀中的形狀，降低其被發現和識別的概率。紅外隱身的關鍵就在於目標能在不同區域利用輻射亮度的差別形成熱迷彩，其研製的關鍵是尋找低發射率的樹脂膠黏劑。具有環狀結構的橡膠丁基橡膠、聚乙烯和醋酸乙烯共聚物等紅外透明性能較佳，可以作為紅外塗料的膠黏劑。

    可見光隱身塗料

    可見光隱身塗料又稱視頻隱身技術，它是針對人的目視、照相、攝像等觀測手段而採取的隱身技術，其目的是降低飛機本身的目標特徵，較少目標與背景之間的亮度、色度和運動的對比特徵，達到對目標視覺信號的控制，以降低可見光探測系統發現目標的概率。可見光隱身塗料通常採用迷彩的方法使飛機隱身，如保護迷彩、仿造迷彩、變形迷彩。一種可見光隱身是偽裝遮障，遮障可模擬背景的電磁波輻射特性，使目標得以遮蔽並與背景相融合，是固定目標和運動目標停留時最主要手段，而迷彩塗料是這種技術應用的重要組成。總而言之，可見光隱身塗料應用廣泛，使用方便、經濟，是飛機隱身塗料發展中比較成熟的技術。

    多頻譜隱身塗料

    這類塗料一般是指可見光、紅外及雷達兼容型隱身塗料，隨著先進紅外探測器、米波雷達、毫米波雷達、雷射雷達等先進探測設備的相繼問世，隱身材料正朝著能夠兼容米波、釐米波、紅外、雷射等多波段電磁波隱身的多頻譜方向發展。

近幾年，國外先進的多功能隱身材料在可見光、遠紅外、8mm和3mm五波段一體化方面已取得一些進展。

    雷射隱身塗料

    雷射制導飛彈或炸彈的投擲精度、應戰能力達到了驚人的地步，以致可做到被發現就會被擊中，被擊中就會被摧毀，嚴重地威脅地面武器的生存，因此，現代戰場上地面武器的雷射隱身是必不可少的。

    雷射隱身的原理主要是基於雷射測距機的測距方程，要實現雷射隱身，消弱雷射測距機的測距能力縮短其最大測程，必須降低目標對雷射的反射率。目前，常用雷射探測器的探測頻率主要集中在1．06μm和10．6μm兩個頻段。在此頻段雷射隱身塗料具有高的摩爾吸收率，其化學穩定性、熱穩定性和力學性能等綜合性能優良，所以其應用範圍很廣。

    從國內外隱身技術發展的現狀看，「薄、寬、輕、強」是隱身技術的發展方向。因此，研製和發展寬頻帶兼容性好、成本低廉、多功能的納米隱身塗料是必然趨勢。首先，軍事偵察的鬥爭越來越需要性能更好的隱身材料，其次，納米科技的發展為納米隱身塗料提供了技術基礎與物質儲備，這兩種因素將促使納米隱身塗料向更高的水平發展。隨著各國對隱身技術的日益重視，對納米隱身塗料的研究將更加深入，各種軍事裝備大量應用納米隱身塗料必將成為可能。

責任編輯：鄭必佳