雷达波隐身涂料的研究现状和前景

董宏伟

（江西理工大学 材料科学与工程学院，江西 赣州341000）

0 引言

随着军事高技术的迅猛发展，世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强，在立体化、多维化的现代战场上,如果不能有效地隐蔽自己，就可能出现先遭难的结局。

在目前军事探测系统中，雷达是最主要的探测手段[1-2]，其发展迅速，分辩率越来越高，已成为间谍卫星的重要探测仪器。因此，在国防体系中雷达目标特征信号控制是各国隐身技术研究的重点实现且标隐身技术，方法主要是外形隐身技术和材料隐身技术。外形隐身技术容易使目标的结构性能劣化，而采用隐身材料技术相对简单易行。隐身材料按其应用形式可分为结构型隐身材料和涂覆型隐身材料。由于涂料具有使用方便，对武器装备的外形不需任何改动，对设计不提要求，可制成隐身网或隐身罩等优点。因而雷达隐身涂料在现代隐身技术中具有广阔的发展前景。

1 雷达隐身涂料研究现状

雷达隐身涂料实质上是一种功能性高分子复合涂料，能够吸收、衰减入射的电磁波，具有将电磁能转换成热能而耗散掉或使电磁波因干涉而消失的功能，在装备表面涂覆雷达吸波涂料能够有效降低目标的雷达散射截面(RCS)。目前雷达吸波涂料技术正向薄涂层、宽频带和高效能方向发展，呈现出多类吸波涂料共同发展的良好局面。

1.1 铁氧体吸波涂料

铁氧体系列吸波涂料主要应用的吸收剂是六角晶系铁氧体和尖晶石型铁氧体[3]。其吸波机理是自然共振，即在不外加恒磁场的情况下，由入射交变磁场的角频率和晶体磁性的各向异性等效场决定的本征频率相等产生进动共振，从而大量吸收电磁波能量。目前已研制并广泛应用的有 Ni－Zn、Li－Zn、Ni－Cd、Mg－Cu－Zn 铁氧体等[4]。

日本在研制铁氧体吸波涂料方面处于世界领先地位，所研制的一种双层结构吸波涂料，在1-2GHz，雷达波反射率衰减可达20dB。同时，国内铁氧体吸波涂料在8-18GHz频率范围内，全频段雷达波反射率衰减为10dB，面密度约5kg/m2，厚度约2mm[5]。

1.2 纳米吸波涂料

纳米材料粒子由于粒径极小，比表面积大，处于表面的原子比例增大，增强了活性，在电磁场作用下，原子、电子运动加剧，促使磁化，使得电磁能转化为其它形式的能，增加对电磁波的吸收。同时纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起大的磁滞损耗。将纳米材料作为吸收剂制成涂料，易于实现高吸收、涂层薄、重量轻、吸收频带宽、红外微波吸收兼容等要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸波涂料。

美国研制了一种“超墨粉”吸波涂料，对雷达波的吸收率可达99%。法国研制成功一种宽频谱微波吸收涂层，该涂层由粘结剂和纳米级微粉填充材料构成，具有良好的磁导率，在50MHz-50GHz频率范围内吸收性能较好。有人采用化学法成功制备了FeB超细非晶合金颗粒，这种纳米颗粒具有较大的磁损耗，是一种有应用潜力的吸波材料[6]。

1.3 导电高分子吸波涂料

导电高分子吸波涂料主要是利用某些具有共轭主链的高分子聚合物，通过化学或电化学方法与掺杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构，实现阻抗匹配和电磁损耗，从而吸收雷达波[7]。为了扩展宽吸收频带，通常要加入对导磁率没有影响的磁损耗型添加剂，但对提高吸收率和展宽频带有明显效果。

目前，国外新研究方向有以碘经电化学或离子注入法掺杂的聚苯乙炔、聚乙炔以及聚苯胺、聚苯硫、聚噻吩等导电高聚物吸波涂料[8]。

1.4 金属微粉吸波材料

金属微粉吸波材料主要以磁性金属微粉为主，包括羰基铁粉、羰基镍粉、钴镍合金粉等。金属微粉吸收剂对雷达波具有强损耗吸收，其损耗机制主要归于铁磁共振吸收和涡流损耗。金属微粉吸波材料具有微波磁导率较高、温度稳定性好(居里温度高达770K)、电磁参数可调等特点，它通过磁滞损耗、涡流损耗等吸收损耗电磁波。目前，金属微粉吸波材料已广泛应用于隐身技术，但金属微粉抗氧化、耐酸碱能力差；介电常数较大，低频段吸收性能较差。

1.5 放射性同位素吸波涂料

在涂料中加入放射性同位素，如Po210等，利用其放出的高能射线使目标附近的局部空间产生等离子屏，形成含有大量自由电子并与自由空间相匹配的等离子体区。可以吸收相当宽频带的电磁波并且该涂料具有吸收频带宽、反射衰减大、使用周期可控制、施工简便、能承受高空高速飞行时的气动影响、使用寿命长等优点。但该涂料使用放射性同位素材料，其应用仍受到一定的限制。

1.6 稀土吸波涂料

稀土元素吸波涂料是新开发研制的一类吸波涂料，其以稀土磁性材料为吸收剂。另外，稀土元素常作为添加剂加在其它吸波涂料中，用以调节吸波材料的电磁参数。

另外，各国还研制出视黄基席夫碱盐吸波涂料、耐高温陶瓷吸波涂料、手征性吸波涂料等新型隐身吸波涂料，为今后新型吸波材料的开发提供了新思路。

2 雷达隐身涂料的应用

目前，由于雷达隐身涂料使用方便灵活、可调节、吸收性能好等优点而受到世界上许多国家的重视，部分隐身工事以及几乎所有的隐身武器系统上都使用了雷达隐身涂料。

雷达隐身涂科的发展使得隐身武器系统得到了长足的发展，并在近十年的局部战争中充分发挥了武器设备的有效的突防能力和攻击作用，其最重要的应用是生产各类隐身的侦察机、战斗机、巡航导弹等。如美国的F-22隐身战斗机、AGM-129战略巡航导弹，俄罗斯的T-50隐身战斗机，中国研制的J-20隐身飞机等。另外，各国还成功地将涂覆型吸波材料应用于舰船，如美国的“阿利·忻克”级宙斯盾驱逐舰、英国的“海幽灵”战舰等。另外，隐身涂料还应用于坦克，如T-80主战坦克、MII3装甲输送车等以及隐身汽车、隐身导弹发射车等。各国还计划将雷达隐身涂料应用于隐身机库、隐身帐篷以及士兵隐身作战服上。

3 结束语

随着电子技术的飞速发展，未来战场上的各种武器系统面临着严重的威胁，隐身技术作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，受到世界各军事强国的高度重视。多频段、宽频带、多功能、轻质、薄厚度是当前隐身吸波材料的研究目标。其中纳米隐身涂料以及智能型隐身涂料是今后雷达隐身材料的主要发展趋势。因此，具有前瞻性和创新性的新一代隐身吸波材料，是我国国防现代化的急需的关键材料，其经济和社会意义是显而易见的。我们必须密切注视国外该领域研究动态，为我们军事目标、武器装备等进行隐身提出重要课题，同时积极开展我国隐身材料的研究，对于提高我国的国防实力具有十分重要的意义。

［1］阮颖锋.雷达截面与隐身技术[M].北京：国防工业出版社，2000.

［2］李业惠，等.面向二十一世纪的世界军事技术现状与发展趋势研究[M].总装备部情报研究所，1999.

［3］姚学标,胡国光,尹平,等.平面六角晶系铁氧体混合材料涂层的优良吸波特性[J].功能材料,2001.

［4］李荫远,李国栋.铁氧体物理学[M].北京：科学出版社,1978.

［5］王海泉,陈秀琴.吸波材料的研究进展[J].材料导报,2003.

［6］于仁光,乔小晶,张同来.新型雷达波吸收材料研究进展[J].兵器材料科学与工程,2004.

［7］朱绪宝，等.隐身技术的发展状况与趋势[J].中国航天，1993(4).

［8］刘东晖,黄微波,刘培礼.舰船用吸收雷达波涂料[J].涂料工业,1999,7：37-40.

［9］罗发.高温吸波材料的制备及性能研究[D].西安：西北工业大学,2001.