而電磁波吸收材料(以下稱吸波材料)就是飛機“隱身”的關鍵所在。
對于世界各國軍事力量的發展,隱身技術是一個不可忽視的重要因素。 美國數次隱形飛機實戰的案例,也充分讓我們意識到隱形飛機的巨大威脅。
吸波材料是什么 Guide View 隨著現代科學技術的發展,各種電子、電氣設備充斥著人們的日常生活,但同時也產生了大量的電磁輻射與干擾問題。 這也成為一種繼水源、大氣和噪聲之后,新的具有較大危害性的且不易防護的污染源,因此,大量電磁波屏蔽和吸收材料應運而生。
吸波材料可以吸收投射到它表面的電磁波能量,并通過材料的耗散機制轉換為熱能等其他形式,從而達到有效吸收和衰減電磁波的目的,具有高導磁率、可選擇頻段寬等特點,并可針對特定頻段定向開發。 按元素分類,吸波材料可分為: 1)碳系吸波材料,如:石墨烯、石墨、炭黑、碳纖維、碳納米管; 2)鐵系吸波材料,如:鐵氧體,磁性鐵納米材料; 3)陶瓷系吸波材料,如:碳化硅; 4)其他類型的材料,如:導電聚合物 、手性材料(左手材料)、等離子材料。 按損耗機制分類,吸波材料可分為: 1)電阻型損耗,此類吸收機制和材料的導電率有關的電阻性損耗,即導電率越大,載流子引起的宏觀電流(包括電場變化引起的電流以及磁場變化引起的渦流)越大,從而有利于電磁能轉化成為熱能。 2)電介質損耗,這是一類和電極有關的介質損耗吸收機制,即通過介質反復極化產生的“摩擦”作用將電磁能轉化成熱能耗散掉。 3)磁損耗,此類吸收機制是一類和鐵磁性介質的動態磁化過程有關的磁損耗,其主要來源是和磁滯機制相似的磁疇轉向、磁疇壁位移以及磁疇自然共振等。此外,最新的納米材料微波損耗機制是如今吸波材料分析的一大熱點。
吸波材料的應用 Guide View 在工程應用上,除要求吸波材料在較寬頻帶內對電磁波具有高的吸收率外,還要求它具有質量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能;主要的應用領域,包括通訊領域防電磁干擾和軍工領域飛機、雷達等設備隱身等。 目前飛機、導彈、艦船等許多裝備都可以通過降低雷達截面和減小自身的紅外輻射實現隱形。 通過對電磁波反射假信號,可以使高靈敏機載雷達假截獲或假跟蹤。
隱身技術 反雷達偵察的有效手段之一,就是在飛機、導彈、坦克等各種武器裝備和軍事設施上面涂復吸收材料,就可以吸收偵察電波、衰減反射信號,從而突破敵方雷達的防區,減少武器系統遭受紅外制導導彈和激光武器的襲擊。 1990年的海灣戰爭中,美國首批進入伊拉克境內的F-117A飛機就是涂復了吸收材料的隱形飛機,它們有效避開了伊拉克的雷達監測。 美、英、日、俄等國均已研制出自己的隱形坦克和其它隱形作戰車輛。 此外,電磁波吸收材料還可用來隱蔽著落燈等機場導航設備及其它地面設備、艦船桅桿、潛艇的潛望鏡支架和通氣管道等設備。 安全保護 高功率雷達、通信機等設備的應用,使得電磁輻射或泄漏對操作人員的身體造成危害,而吸波材料就能解決這一問題。 另外,通過合理使用和普及吸收材料,也能有效抑制并減少電磁輻射問題。
微波暗室 由吸收體裝飾的壁面構成的空間稱為微波暗室,主要用于雷達或通信天線、導彈、飛船、衛星等特性阻抗和耦合度的測量以及宇宙飛船的安裝、測試和調整等問題。 微波暗室既可消除外界雜波干擾和提高測量精度與效率(室內可全天候工作),還可保守秘密。 改善整機電磁兼容性能 當一駕飛機或一艘艦船上的幾部雷達同時工作時,雷達天線間的信號串擾問題時有發生,為了減少這種干擾,國外常用吸波材料優良的磁屏蔽來提高雷達或通信設備的性能。 RFID天線抗金屬隔離應用 利用一類高磁道率,低損耗型吸波材料的高磁道率特性,減少感生磁場的損耗。改善程度取決于吸波材料特性的優良程度。
2015-2019年,全球吸波材料市場規模年均復合增長率為9.2%,2019年全球吸波材料市場規模約為297.5億元。 5G電磁波應用頻譜從米波拓展至毫米波,大大增加了吸波材料的需求。 預計2020-2025年,市場規模將以8.0%以上的增速繼續快速上升。 海外龍頭有美國ARC、美國3M、美國杜邦、德國漢高、日本TDK、日本NEC等;國內企業中主要有飛榮達、鴻富誠、大連東信、武漢磁電等。 國內部分吸波材料雖然已經達到國際領先水平,但擁有高端產品的企業較少,主要在中低端市場競爭。 總結 如今國際局勢動蕩,發展高性能吸波材料,具有重要的科技和社會價值。 國內吸波材料發展距離國外仍有差距,特別是高端吸波材料,國內的發展幾乎一片空白。 構建同時兼備“薄、輕、寬、強”的吸波材料,是行業內關注的主要問題,開發出能適應不同苛刻環境并滿足多功能需求的隱身材料,勢必會成為眾多國內外科學家的研究熱點。
來源:蓋德化工網