·46 材料导报A:综迷篇 2014年5月（上）第28卷第5 雷达波隐身技术及雷达吸波材料研究进展 徐剑盛，周万城，罗发，朱冬梅，苏进步，蒋少捷 (西北工业大学凝固国家重点实验室，西安710072) 摘要 随着言达术的远盘发展，雷达波材料(Radar,RAM0在军事装各路身防御系说 中的作用 BeTiO,铁氧 格法#种这尚达仙泛a消Ake装绿动好 中图分类号：T334 Research Progress on Radar Stealth Technique and Radar Absorbing Materials XU Jiansheng,ZHOU Wancheng,LUO Fa,ZHU Dongmei,SU Jinbu,JIANG Shaojie (State Key Labor ngNorthwestern Polytechnical Un rsity.Xi'an 710072) Abstract system for all mili tary platforms has be e more and more imp ar stealth techniqu he re Key word 0引言 表面，产生反射，发射回波又经过天线到达接受机，回波信号 非常微弱，经放大器放大百万倍后送到显示屏（省达屏幕）显 在现代化战争尤其是在超视距空成中，雷达讯号探测成 示] 为探测飞机导强第的最可靠的方法，因此，过品作战飞机的 雷达波隐身技术是指通过优化探测目标的外形或者在 雷达反射信号强度，便成为飞机设计中提高隐形能力的最关 探测目标表面进行涂装处理使之显著吸收雷达波，从而降低 键和品雷要的因孝[们 雷达回波能量，达到隐藏探测目标的目的)。与外形技术相 早在20世纪60年代中期，西方国家就已对飞行器隐身 比，雷达吸波材料在飞机隐身技术中占有重要地位，特别局 进行了大量探索.研制出Y下-12SR-71D-21第且有一定隐 对现役飞机的隐身性能的改装有重要意义。目前，研究和开 身能力的飞机。随着物理理论以及计筑机、电子，控制、材料 发高性能的雷达吸波材料成为各国军事技术领域中的一个 技术的进步，1975年第一代隐身飞机 一F-117A“夜鹰”问 雷大要照[ 世.1981年关国空军开始发展第一代隐身飞机 一B2隐身 轰炸机，1991年的海湾战争中，关国出动P-117隐身战机 11 雷达吸波材料的吸波机理 1000多契次，无一捏伤：出动的架次仅占总出动架次的2% 雷达吸波材料是指能够吸收衰减入射的电磁波，并将电 却成功地攻击了预打击目标数的43%，取得了很好的战绩。 磁能转化成热能耗散掉，或者通过干涉使电磁波消失的一类 1999年的科索沃战争中，美国首次动用B-2隐身轰炸机，多 材料。按材料的成型工艺和承我能力，吸波材料可以分为涂 次对南联盟的军事日标狂轰溢炸，自己却未损失1架，令世 覆型和结构型两大类)，涂覆型吸波材料一般将吸收剂 人对隐身技术的巨大威力产生了深刻的印象。1997年9月 (微粉或纤维)与有机溶液、乳液或液态高聚物（粘结剂）混合 7日，第三代隐身飞机下-22试飞成功，将高空、高速和隐身性 制成功能复合涂料，刷涂或喷涂到雷达目标的表面四。结构 能结合在一起，标志着隐身技术己经成熟[可 型吸波材料一般将吸收剂分散在各种纤维增强的结构复合 雷达探测时，发射机通过威冲发生器产生脉冲信号，由 材料（如碳纤维复合材料）中，具有承载和吸波的双重作 定时器协调，通过天线发射出去，发射的雷达波入射到目标 用门。从设计原理上来说，涂覆型吸波体又分为于涉型和 女国家自然科学基金(51072165) 楼创感.男.1990年，预士华主要从率高温吸波染层的研究E1.xx5216@16360m图万城.酒讯作者，男，新特，撞士华 导师，研究方向为特种功能陶瓷E-mil:wez小hou@nwpu.edu.n 194-014 China Academie Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved http://www.cnki.ne
雷达波隐身技术及雷达吸波材料研究进展＊ 徐剑盛，周万城，罗 发，朱冬梅，苏进步，蒋少捷 （西北工业大学凝固国家重点实验室，西安 ７１００７２） 摘要 随着雷达技术的迅猛发展，雷达吸波材料（Ｒａｄａｒａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＲＡＭ）在军事装备隐身防御系统 中的作用日趋重要。叙述了雷达波隐身技术的工作原理、吸波材料的损耗机制，综述了 ＢａＴｉＯ３、铁氧体、铁（镍）氮化 物、陶瓷材料、碳纳米管等雷达波吸收剂的研究现状及应用，最后展望了雷达吸波材料的发展趋势和研究发展的重 点。 关键词 雷达波隐身技术 雷达吸波材料 雷达波吸收剂 中图分类号：ＴＢ３３４ 文献标识码：Ａ ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＲａｄａｒＳｔｅａｌｔｈＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＲａｄａｒＡｂｓｏｒｂｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ ＸＵＪｉａｎｓｈｅｎｇ，ＺＨＯＵ Ｗａｎｃｈｅｎｇ，ＬＵＯＦａ，ＺＨＵＤｏｎｇｍｅｉ，ＳＵＪｉｎｂｕ，ＪＩＡＮＧＳｈａｏｊｉｅ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００７２） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｓｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｒａｄａｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｔｈｅｒｏｌｅｏｆｒａｄａｒａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎａｓｔｅａｌｔｈｄｅｆｅｎｓｅ ｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｌｌｍｉｌｉｔａｒｙｐｌａｔｆｏｒｍｓｈａｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｒａｄａｒｓｔｅａｌｔｈｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｃｅｎｔｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＢａＴｉＯ３， ｆｅｒｒｉｔｅ，Ｆｅ（Ｎｉ）Ｎ，ｃｅｒａｍｉｃｓ，ａｎｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓ ｏｎｒａｄａｒａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓａｒｅａｌｓｏｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｒａｄａｒｓｔｅａｌｔｈｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｒａｄａｒａｂｓｏｒｂｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｒａｄａｒａｄｓｏｂｅｒｓ ＊国家自然科学基金（５１０７２１６５） 徐剑盛：男，１９９０年生，硕士生，主要从事高温吸波涂层的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｊｓ５２１６＠１６３．ｃｏｍ 周万 城：通 讯 作 者，男，教 授，博 士 生 导师，研究方向为特种功能陶瓷 Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｃｚｈｏｕ＠ｎｗｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ０ 引言 在现代化战争尤其是在超视距空战中，雷达讯号探测成 为探测飞机、导弹等的最可靠的方法，因此，减弱作战飞机的 雷达反射信号强度，便成为飞机设计中提高隐形能力的最关 键和最重要的因素［１］。 早在２０世纪６０年代中期，西方国家就已对飞行器隐身 进行了大量探索，研制出 ＹＦ－１２、ＳＲ－７１、Ｄ－２１等具有一定隐 身能力的飞机。随着物理理论以及计算机、电子、控制、材料 技术的进步，１９７５年第一代隐身飞机———Ｆ－１１７Ａ“夜鹰”问 世，１９８１年美国空军开始发展第二代隐身飞机———Ｂ－２隐身 轰炸机。１９９１年的海湾战争中，美国 出 动 Ｆ－１１７隐身 战 机 １０００多架次，无一损伤；出动的架次仅占总出动架次的２％， 却成功地攻击了预打击目标数的４３％，取得了很好的战绩。 １９９９年的科索沃战争中，美国首次动用 Ｂ－２隐身轰炸机，多 次对南联盟的军事目标狂轰滥炸，自 己 却 未 损 失１架，令 世 人对隐身技术的巨大威力产生了深刻的印象。１９９７年９月 ７日，第三代隐身飞机 Ｆ－２２试飞成功，将高空、高速和隐身性 能结合在一起，标志着隐身技术已经成熟［２］。 雷达探测时，发射机通过脉冲发生器产生脉冲信号，由 定时器协调，通过天线发射出去，发射的雷达波入射到目标 表面，产生反射，发射回波又经过天线到达接受机，回波信号 非常微弱，经放大器放大百万倍后送到显示屏（雷达屏幕）显 示［１］。 雷达波隐身技术是指通过优化探测目标的外形或者在 探测目标表面进行涂装处理使之显著吸收雷达波，从而降低 雷达回波能量，达到隐藏探测目标的目的［３］。与外形技术相 比，雷达吸波材料在飞机隐身技术中占有重要地位，特 别 是 对现役飞机的隐身性能的改装有重要意义。目前，研究和开 发高性能的雷达吸波材料成为各国军事技术领域中的一个 重大课题［４］。 １ 雷达吸波材料的吸波机理 雷达吸波材料是指能够吸收衰减入射的电磁波，并将电 磁能转化成热能耗散掉，或者通过干涉使电磁波消失的一类 材料。按材料的成型工艺和承载能力，吸波材料可以分为涂 覆型和结 构 型 两 大 类［３，４］。涂覆型吸波材料一般将吸收剂 （微粉或纤维）与有机溶液、乳液或液态高聚物（粘结剂）混合 制成功能复合涂料，刷涂或喷涂到雷达目标的表面［５］。结构 型吸波材料一般将吸收剂分散在各种纤维增强的结构复合 材料（如 碳 纤 维 复 合 材 料）中，具 有 承 载 和 吸 波 的 双 重 作 用［６，７］。从设计原理 上 来 说，涂覆型吸波体又分为干涉型和 ·４６· 材料导报 Ａ：综述篇 ２０１４年５月（上）第２８卷第５期
需达波隐身技术及雷达吸波材科研究进展/徐剑盛等 ·47 吸收型。本文主要对吸收型涂覆吸波休（吸波涂层）的吸波 机理 相关 BaT 人射到材料表面时 GHz处达到 ,但有效 透射， 般会发生反射、吸和 活能 有效地吸收入射 求具各以下 粉 备工艺及 或被反时植，即阳 抗匹配特性：二是进入材料内部的雷达波被能被涂层迅速地吸 粉体与 收衰减掉，即衰速特性 厚度下最小反射损耗值达 征吸波材料性能最主要的参数是材料申磁参数，包括 颗粒的微被吸收能力显著优于球状颗粒：BaTi0,/C 有个由常杨《。三‘+”)有碳异率《，三 合粉体的复介电常数和复磁导率依赖于镀层成分 整材料的电磁参数可以优化材料的吸波性能，尽可能增加对 物质的量比为3：1和1：3时，相应粉体与石蜡的复合体在 入射置达波的吸收。一般用式(1)计算吸波涂层的反射 较小的厚度下表现出良好的吸波效果。特别地，当C,N物 质的量比为3：1时，在9,8一18GHz频段内的电磁波吸收 事高于90%，而厚度仅为1mm:通过溶胶凝胶法制备的Ba R(dB)=201g1(.+ 11 TO./Cofs.O.复合粉体.随若BaTO.相对含量的增加.B 一般.在和“足够大的基础上，和越大，涂层对雷 T包层均匀性降低，缺路浓度大。复合粉体的组分 达波的吸收性能越好。但考虑到阻抗匹配条件，：和的虚 变对复介电常额的影响较大面对复磁导率的影响相对较小 部不是简单的越大越好，而是应当根据具体吸波材料的设 当BaTO),体积分数为70%时，吸波性能达最佳，在1.2m 来确定由影的品生图亚老阻抗匹和，减小蛋 厚时石蜡基复合体的最小反射损耗值为一41B。韩腰 在涂层界面的反射，又要考虑加强对已进入涂层的雷达波的 光回、刘延坤等，对稀土掺杂BaTiO,的电磁性能进行了 吸收，避鱼法被的厘次报问险业之外，在实际应田中，由 研究，发现Nd、a参杂对钛酸钡的电磁性质与吸波性能的 应该老康吸被材料的率度、较度、影状、工梦性、化学稳定性 变最大，当1a杂量为0,6%、涂层月度为2mm时，最小反 以及附环境特性，使材料尽量满足“薄、宽、轻、强”的条件 射损耗值在9.8GHz处达到 -41dB.有效带宽达1.7GHz。 2吸波材料的损耗机制 3.2铁氧体及其复合材料 氧体是铁元素与氧元素化合形成的各类型化合物， 吸波材料按照其损耗机制可以分为电阻型、电介质型以 亚铁感性材料，是应用最早、最广泛，技术最成熟的 及磁介质型 吸菠材料，已 泛用于隐身飞行幕，如一117A机牙，2机 对于电阻型吸波材料，其损耗主要来源于电导损耗。导 身和机翼蒙皮、TR-】高空侦察机等 铁氧体的吸被性 电载流子在材料内部定向漂移，形成传导电流，以热能的形 来原于其既有业铁性又有介电性能其相对德导和相 式将入射的电磁波损耗掉，主要代表物质为炭系物质（如炭 电导率均呈复数形式 ,它既能产生介电损耗又能 黑、石墨、碳纤维、钠米碳管等)、非磁性金属微粉，导电高分 米用行檬酸溶 子等。对于电介质型吸波材料，其损耗主要米源于介质弛豫 型铁氧体 极化级谐振损转 ·主要代表物为瓷材如T盆 的电磁参数，研究表明 属氧化物，氯化 磁介质型吸波 小 d 料，其损耗主要米源 生要包 活趋肤效应引起的深 流损耗、磁滞损 引起的利余损耗，主要代表物 Javed Iqb 40.608、1.0时的 3几类吸波材料的研究进展 发现 电磁 3.1 及其复合材料 优 应法制各 好、成本低 =1,涂层厚度 m时表现出最优的吸 数实部主要与保 极化和 量对铁氧体 橡胶复 材料的吸波性能 极化相关 氧体的金 艺，粉体粒度1等对BaTiO,的介电性能都 △有的 响。提高吸站效室和拓吸 专段是BoTiO,吸收剂日前而 2B 究和发展的重点。王桂芹等制备了BaTiO,./环氧树胎复 合吸收材料，测试了其在8一18GHz频段内对雷达波的吸收 有高虫阻率，高的抗氧化性，耐 1994-2014 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.ne
吸收型。本文主要对吸收型涂覆吸波体（吸 波 涂 层）的 吸 波 机理进行相关介绍。 当雷达波入射到 材 料 表 面 时，一般会发生反射、吸 收 和 透射，期间遵循能量守恒定律［８］。为了更加有效地吸收入射 的电磁波，吸波涂层要求具备以下两个特性：一 是 雷 达 波 能 够尽量入射到材料内部而不是在涂层表面就被反射掉，即阻 抗匹配特性；二是进入材料内部的雷达波能被涂层迅速地吸 收衰减掉，即衰减特性［９，１０］。 表征吸波材料性能最主要的参数是材料电磁参数，包括 复介电常数（ε＝ε′＋ε″）、复磁导率（μ＝μ′＋μ″）。通过调 整材料的电磁参数可以优化材料的吸波性能，尽可能增加对 入射雷 达 波 的 吸 收。一 般 用 式 （１）计 算 吸 波 涂 层 的 反 射 率［１１］： Ｚｉｎ ＝ 槡μ／εｔａｎｈ［－ｊ（２πｆｄ／ｃ）槡ε·μ］ Ｒ（ｄＢ）＝２０ｌｇ （Ｚｉｎ ＋１）／（Ｚｉｎ －１） （１） 一般，在ε′和ε″足够大的基础上，μ′和μ″越大，涂层对雷 达波的吸收性能越好。但考虑到阻抗匹配条件，ε和μ 的虚 部不是简单的越大越好，而是应当根据具体吸波材料的设计 来确定电磁参数的最佳值。既要考虑阻抗匹配，减少雷达波 在涂层界面的反射，又要考虑加强对已进入涂层的雷达波的 吸收，避免雷达波的再次返回。除此之外，在实际应用中，也 应该考虑吸波材料的密度、粒 度、形 状、工 艺 性、化 学 稳 定 性 以及耐环境特性，使材料尽量满足“薄、宽、轻、强”的条件。 ２ 吸波材料的损耗机制 吸波材料按照其损耗机制可以分为电阻型、电介质型以 及磁介质型［１２－１４］。 对于电阻型吸波材料，其损耗主要来源于电导损耗。导 电载流子在材料内部定向漂移，形成 传 导 电 流，以 热 能 的 形 式将入射的电磁波损耗掉，主要代表物质为炭系物质（如 炭 黑、石墨、碳纤维、纳米碳 管 等）、非磁性金属微粉、导电 高 分 子等。对于电介质型吸波材料，其损耗主要来源于介质弛豫 极化级谐振损 耗，主要代表物质为陶瓷材料，如 ＢａＴｉＯ３、金 属氧化物、氮 化 铁、ＳｉＣ、Ｓｉ／Ｃ／Ｎ 等。对于磁介质型吸波材 料，其损耗主要来源于磁损耗，主要包括趋肤效应引起的涡 流损耗、磁滞损耗和磁后效等引起的剩余损耗，主 要 代 表 物 质为铁氧体、羰基铁、氮化铁、磁性金属粉末等。 ３ 几类吸波材料的研究进展 ３．１ ＢａＴｉＯ３ 及其复合材料 ＢａＴｉＯ３ 具有优良 的 介 电 性 能、极化效应且化学稳定性 好、成本低廉，是一种很有前途的雷达波吸收剂，国内外学者 对 ＢａＴｉＯ３ 吸收剂进行了广泛的研究。ＢａＴｉＯ３ 的复 介 电 常 数实部主要与偶极子极化和界面极化有关，其损耗则主要是 与极化 相 关 的 弛 豫 所 引 起 的［１５，１６］，球 磨 时 间［１７］、球 磨 工 艺［１８］、粉体粒度［１９］ 等对 ＢａＴｉＯ３ 的介电性能都会有一定的影 响。提高吸波效率和拓宽吸波频段是 ＢａＴｉＯ３ 吸收剂目前研 究和发展的重 点。王 桂 芹 等［２０］制备 了 ＢａＴｉＯ３／环氧 树 脂 复 合吸收材料，测试了其在８～１８ＧＨｚ频段内对雷达波的吸收 性能，发现当ＢａＴｉＯ３ 体积分数为２０％时吸波性能最佳，有效 带宽（＜－１０ｄＢ）达１０ＧＨｚ；当ＢａＴｉＯ３ 含量为３０％，吸波峰 有所改进，在１２．８ＧＨｚ处达到－１８ｄＢ，但有效带宽降低，他 们从吸波机理方面对此进行了解释。王 桂 芹 等［２０－２２］对 Ｂａ－ ＴｉＯ３ 与 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｉ－Ｃｏ、ＣｏＦｅ２Ｏ３ 复合粉末的制备工艺及涂层 的吸波性能进行了研究。研 究 表 明，含针状和薄片状 Ｎｉ颗 粒的 ＢａＴｉＯ３／Ｎｉ复合粉体与石蜡的复合体，在１．７ｍｍ 的匹 配厚度下最小反射损耗值达－５０．３ｄＢ，并且针状和薄片状 颗粒的微波吸收能力显著优于球状颗粒；ＢａＴｉＯ３／Ｃｏ－Ｎｉ复 合粉体的复介电常数和复磁导率依赖于镀层成分。Ｃｏ、Ｎｉ 物质的量比为３∶１和１∶３时，相应粉体与石蜡的复合体在 较小的厚度下表现出良好的吸波效果。特别地，当 Ｃｏ、Ｎｉ物 质的量比为３∶１时，在９．８～１８ＧＨｚ频段内的电磁波吸收 率高于９０％，而厚度仅为１ｍｍ；通过溶胶－凝胶法制备的Ｂａ－ ＴｉＯ３／ＣｏＦｅ２Ｏ４ 复合粉体，随着 ＢａＴｉＯ３ 相对含量的增加，Ｂａ－ ＴｉＯ３ 包覆层均匀性降低，缺陷浓度增大。复合粉体的组分改 变对复介电常数的影响较大而对复磁导率的影响相对较小。 当 ＢａＴｉＯ３ 体积分数为７０％时，吸波性能达最佳，在１．２ｍｍ 厚时石蜡 基 复 合 体 的 最 小 反 射 损 耗 值 为 －４１ｄＢ。 韩 霞 光［２３］、刘延坤等［２４，２５］ 对稀土掺杂 ＢａＴｉＯ３ 的电磁性能进行了 研究，发现 Ｎｄ、Ｌａ掺杂对钛酸钡的电磁性质与吸波性能的改 变最大，当 Ｌａ掺杂量为０．６％、涂层厚度为２ｍｍ 时，最小反 射损耗值在９．８ＧＨｚ处达到－４１ｄＢ，有效带宽达１．７ＧＨｚ。 ３．２ 铁氧体及其复合材料 铁氧体是铁元素与氧元素化合形成的各类型化合物，属 亚铁磁性材料，是应用最早、最广泛、技术最成熟的一类雷达 吸波材料，已广泛应用于隐身飞行器，如Ｆ－１１７Ａ 机身、Ｂ－２机 身和机翼蒙皮、ＴＲ－１高空侦察机等［２６］。铁氧体的吸波性能 来源于其既有亚铁磁性又有介电性能，其相对磁导率和相对 电导率均呈复数形式，它既能产生介电损耗又能产生磁致损 耗［２７］。ＡｌｉＳｈａｒｂａｔｉ等［２８］采用柠檬酸溶胶－凝胶法制备了 Ｍ 型铁氧体ＳｒＭｎｘ／２（ＴｉＳｎ）ｘ／４Ｆｅ１２－ｘＯ１９，测试了ｘ＝０、１、２、３时 的电磁参数，研究表明，当ｘ＝３、ｆ＝９．７ＧＨｚ时，反射 率 损 耗达到最小值－３９ｄＢ。同时，他们对 Ｍｇ、Ｚｒ掺杂的铁氧体 ＳｒＭｇｘＺｒｘＦｅ１２－２ｘ Ｏ１９ 也进行了相关 研 究［２９］。 Ｍｕｈａｍｍａｄ ＪａｖｅｄＩｑｂａｌａ等［３０］ 对 Ｗ 型铁氧体 ＢａＣｏＺｎＦｅ１６－２ｙＡｌｙＣｅｙＯ２７在 ｙ＝０、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０时的电磁吸波性能进行了研究， 发现ｙ＝０．２与０．４时表现出优异的吸波性能，同时涂层厚 度对电磁波的吸收也有较大影响，随着厚度的增加，涂 层 对 低频电磁波的吸收能力增强。Ｒ．Ｓ．Ｍｅｅｎａ等［３１］ 采用固相反 应法制备 了 Ｃｏ、Ｍｎ掺杂 的 Ｕ 型 铁 氧 体 Ｂａ４Ｃｏ２－ｘ ＭｎｘＦｅ３６－ Ｏ６０，当ｘ＝１、涂层 厚 度 为１．７ｍｍ 时表现出最优的吸波性 能，最小反射损耗为－２８ｄＢ。ＡｄｒｉａｎａＭ．Ｇａｍａ等［３２］研究 了 ＭｎＺｎ铁氧体含量对铁氧体／橡胶复合材料的吸波性能的 影响，发现当 ＭｎＺｎ铁氧体的含量为２０％（质量分数）时，复 合材料的吸波性能最好，有效带宽 为４．５ＧＨｚ，最小 反 射 损 耗达－３７ｄＢ。 ３．３ 铁（镍）氮化物 铁（镍）氮化物具有 高 电 阻 率、高 的 抗 氧 化 性、耐 腐 蚀 性 雷达波隐身技术及雷达吸波材料研究进展／徐剑盛等 ·４７·
·48 材料导报A:综迷篇 2014年5月（上）第28卷第5期 以及作为款磁性材料的高铁磁性，它与高分子基体复合成涂 3.5 碳纳米管 层，有组成为 种新型高效吸波材料。 E飞等通过， 1年日本学者发现碳纳米管以来[，由于其独特 1.3)纳米拉 的结肉，异的物理化学、为学性能 在2一18GHz范围内的电磁参数。 于碳管是中空的，这种独特结构为碳管的管壁改性及管内物 纳米拉子分别在3,6一11.2GHz和4.6一13.6GHz范用内 。通常将碳纳米管加入绝缘树脂或聚合物碧 反射损耗值小子一10B.对应的匹配厚度分别为1一2.99 底材料中形成复合材料，或者在碳管内部进行铁磁材料 mm083240mm 在4.67.6GH2和7.09.2 杂、碳管外铁磁性金属包覆后形成碳钠米管酸性链复 GH2范围内反射损耗值小于一20B牌的掺杂导致其自然 物，彭志华对碳纳米管的微波吸收机理进行了研究 共振率向低移动。不同含量的y-Fe,N,N包覆 Ali gha mi等研究了MWCNTs//掺杂钡铁氧体纳米复合 F。,米有合子分别在264GHz和3678 材料的电性能.与纯净的MWCNTs和杂到体相 GH2范围内反射损耗值小于一10B最小的反射损耗值为 比，复合材科的吸波性能有了明显的改进，其最大反射损有 一53.5dB和一35.4dB。杨志民等)在不同温度制备出了 当若MWCNTs休积分数的增加而显萋增加 华绍春等 Fe,灯所量分超时95%的吸数粉末，其中540℃判冬的 采用微弧等离子喷途制备了7%（质量分数）碳纳米管/纳米 F,N吸收剂可以实现较高的吸收剂体积分数，由该吸收剂 AlzO-Ti0复合吸波涂层，其厚度为1,5mm时，反射损料 粉末环氧树脂和困化剂制名的2m厚的吸被材料可以实 值最小为一24dB.有效带宽为3.36GHz。汪刘应等采用 现在3GHz反射率低于一18dB 等离子喷涂技术制备了5%（质量分数）CNTs/Al,O,-TO 3.4SiC、SiCr、Si/C/N及其复合材料 复合涂层，测试了其高温吸波性能，研究表明复合涂层具有 陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能，它耐高 较好的高温吸波性能，5℃时复合涂层的反射率蜂位为 温、强度高、镯变低，膨胀系数低、耐蚀性强，且化学稳定性 86B,温度的升高·涂层的反射损耗峰值不 新减小 好，常被用作高温吸波材料。Cecilia Bartuli等可采用大气 诺振類率向低频移动，30 ,时复合除层的射率值 等离子喷涂的方法制备 系列陶瓷涂层，并对其电磁性 B,小 48 GH 做了测试分析。 SC具有付高品、质量经、制性好、强度大，吸 用微弧等密 子喷涂技术制备 波性能好，而且使用温度范田宽，是应用 泛自 类陶瓷类 层 范围内随着涂层厚度的增加，涂层吸波能力显 高温吸波材料，其常作为添加剂 或复合材 基体使用 关莉 著提高，其 问低 利用溶胶凝胶法制备0 复合粉体 4 试表 吸波材料的发展趋势 复合粉体兵有 本积 分数)含量日 复台粉体样品在 V(S 吸收剂存在的 力不够引 GH dB合格带宽 涂层较厚面 能不佳等 友鞋能的 型吸波材料，同时 量分 对新型吸波材料的吸波机理进行研究。 到 参考文献 eF K.John F S.Michael TT Radar 的填充量存在最佳值为 end edr M7.Raleigh:Sci Techn Publishing Inc.2004:23 袋有效带宽达到7.04GHz,最大反发273h 6 13.36GH2领率范围内 王伟力，隐身技术发展动态[J.飞航号弹，2001(1)：26 胡传析.隐身涂层技术[门.北京：化学工业出版社，2004 使得吸波材料的 亮，周万成，刘涛，等。雷达吸波涂层制备技术的研究进 11材封据状2011253.10 复介损明品升高 提高 吸波材料对电波的吸收能 方从而降低吸波材料对微波的反射事，使材料表现出优异 5 谷国强，苏助家，侯根良，等。涂覆型吸被材料的研究现状 歌链烽等以硅溶胶为粘结剂，氧化铝为 及展望[].工艺与材料，2010(11)：85 6 刘海韬。程海峰，王军，等。高温结构吸波材料综述[U.材 主驱料纳米相粉体为收刻制多了系列不 同吸收剂合量的耐高温吸波涂层。当钠米S/C八复相粉体 导报：还简· 材料的发展与展塑[U].材 的质量分数为2.g2%,涂层厚度为1.6mm1.7mm,.8mm时， 料工程202花：结构隐身复 最高吸收峰随者厚度的增加向低频移动，反射家均小于一4B 8刘顺华，刘军民，董星龙.电磁屏蔽和吸波材料[M.北京 1o04.2014Chin Academi mal Electronic Publishing House rights hup www.cnki.ne
以及作为软磁性材料的高铁磁性，它与高分子基体复合成涂 层，有望成为一种新型高效吸波材料。王 飞 等［３３］通过 固－气 反应合成了 ＦｅｘＮ（ｘ＝４，３）纳米粒子、γ′－Ｆｅ２．６Ｎｉ１．４Ｎ 纳米粒 子和γ′－Ｆｅ１．７Ｎｉ２．３Ｎ 包覆γ－Ｆｅ１．７Ｎｉ２．３纳米复合粒子，测试了其 在２～１８ＧＨｚ范围内的电磁参数。Ｆｅ４Ｎ／Ｆｅ和 Ｆｅ３Ｎ／Ｆｅ４Ｎ 纳米粒子分别在３．６～１１．２ＧＨｚ和４．６～１３．６ＧＨｚ范围内 反射损耗值小于－１０ｄＢ，对应的匹配厚度分别为１～２．９９ ｍｍ 和０．８３～２．４９ ｍｍ。在 ４．６～７．６ＧＨｚ和 ７．０～９．２ ＧＨｚ范围内反射损耗值小于－２０ｄＢ。镍的掺杂导致其自然 共振频率向 低 频 移 动。不 同 含 量 的 γ′－Ｆｅ１．７Ｎｉ２．３Ｎ 包覆 γ－ Ｆｅ１．７Ｎｉ２．３纳米复合粒子分别在 ２～６．４ＧＨｚ和 ３．６～７．８ ＧＨｚ范围内反射损耗值小于－１０ｄＢ，最小的反射损耗值为 －５３．５ｄＢ和－３５．４ｄＢ。杨志民等［３４］ 在不同温度制备出了 Ｆｅ４Ｎ 质量分数超过９５％的吸收剂粉末，其中５４０ ℃制备的 Ｆｅ４Ｎ 吸收剂可以实现较高的吸收剂体积分数，由 该 吸 收 剂 粉末、环氧树脂和固化剂制备的２ｍｍ 厚的吸波材料可以实 现在３ＧＨｚ反射率低于－１８ｄＢ。 ３．４ ＳｉＣ、ＳｉＣｆ、Ｓｉ／Ｃ／Ｎ及其复合材料 陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能，它 耐 高 温、强度高、蠕变低、膨胀系数低、耐腐蚀性强，且化学稳定性 好，常被用作高温吸波材料。ＣｅｃｉｌｉａＢａｒｔｕｌｉ等［３５］采用 大 气 等离子喷涂的方法制备了一系列陶瓷涂层，并对其电磁性能 做了测试分析。ＳｉＣ具有耐高温、质量轻、韧性好、强度大、吸 波性能好，而且使用温度范围宽，是应用广泛的一类陶瓷类 高温吸波材料，其常作为添加剂或复合材料基体使用。关莉 等［３６］ 利用溶胶－凝胶法制备 ＳｉＯ２／ＳｉＣ复合粉体，吸波性能测 试表明，ＳｉＯ２／ＳｉＣ复合粉体具有一定的吸波效果，２０％（体积 分数）含量的ＳｉＯ２／ＳｉＣ复合粉体样品在１８ＧＨｚ时反射率达 －２．０７ｄＢ，ＢａＴｉＯ３、Ｆｅ３Ｏ４ 的加入实现复合吸波 效 果，当 Ｖ（ＳｉＯ２／ＳｉＣ）∶Ｖ（ＢａＴｉＯ３）∶Ｖ（Ｆｅ３Ｏ４）＝６∶２∶２，在５．７５ ＧＨｚ时反射率达到－１３．９７ｄＢ，合格带宽为１０．０８ＧＨｚ。吴 友朋等［３７］ 研究了掺杂碳化硅对纳米炭黑／环氧树脂复合涂层 吸波性能的影响，在质 量 分 数 为５％的炭 黑 中 添 加５０％（质 量分数）的碳化硅 制 备 厚 度 为２ｍｍ 的涂 层，反 射 衰 减 率 在 ７．５～１３．５ＧＨｚ宽频范围内均优于－１０ｄＢ，吸收 峰 最 大 值 达－４０ｄＢ。陈兆晨等［３８］研究发现，将碳化硅颗粒填充到碳 纳米管／环氧树脂复合材料中可提高其吸波性能，碳 化 硅 颗 粒的填充量存在最佳值为质量分数 ６％，此时复合材料在 ６３２～１３．３６ＧＨｚ频率范围内对电磁波有低于－１０ｄＢ的反 射率，有效带宽达到７．０４ＧＨｚ，最大反射衰减－２７．３ｄＢ。罗 发等［３９］ 研究了由ＳｉＣ（Ｎ）纳米吸收剂制备的ＳｉＣ（Ｎ）／ＬＡＳ吸 波材料的介电性能，材料中形成的碳界面层使得吸波材料的 复介电损耗 明 显 升 高，提高了吸波材料对电磁波的吸收能 力，从而降低吸波材料对微波的反射率，使材料表现出优异 的高温吸波性能。耿健烽等［４０］ 以硅溶胶为粘结剂，氧化铝为 主要填料，纳米Ｓｉ／Ｃ／Ｎ 复相粉体为吸收剂，制备了一系列不 同吸收剂含量的耐高温吸波涂层。当纳米Ｓｉ／Ｃ／Ｎ 复相粉体 的质量分数为２．９２％，涂层厚度为１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍ时， 最高吸收峰随着厚度的增加向低频移动，反射率均小于－４ｄＢ。 ３．５ 碳纳米管 自１９９１年日本学者发现碳纳米管以来［４１］，由于其独特 的结构，优异的物理、化 学、力 学 性 能，成为一维材料研究的 热点。碳纳米管属于类石墨结构，具有相当好的导电性。由 于碳管是中空的，这种独特结构为碳管的管壁改性及管内掺 杂提供了可能。通常将碳纳米管加入绝缘树脂或聚合物基 底材料中形 成 复 合 材 料，或者在碳管内部进行铁磁材料掺 杂、碳管外铁磁性金属包覆后形成碳纳米管－磁 性 链 复 合 物［４２］。彭志华［４３］ 对碳纳米管的微波吸收机理进行了研究。 ＡｌｉＧｈａｓｅｍｉ等［４４］ 研究了 ＭＷＣＮＴｓ／掺杂钡铁氧体纳米复合 材料 的 电 磁 性 能，与 纯 净 的 ＭＷＣＮＴｓ和掺 杂 钡 铁 氧 体 相 比，复合材料的吸波性能有了明显的改进，其最大反射损耗 随着 ＭＷＣＮＴｓ体积分数的增加而显著增加。华 绍 春 等［４５］ 采用微弧等离子喷涂制备了７％（质量分数）碳纳米管／纳米 Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２ 复合吸波涂层，其厚度为１．５ｍｍ 时，反射损耗 值最小为－２４ｄＢ，有效带宽为３．３６ＧＨｚ。汪刘应等［４６］ 采用 等离子喷涂技术制备了 ５％（质量 分 数）ＣＮＴｓ／Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２ 复合涂层，测试了其高温吸波性能，研究表明复合涂层具有 较好的高 温 吸 波 性 能，２５ ℃ 时复合涂层的反射率峰值为 －７．８６ｄＢ，随温度的 升 高，涂层的反射损耗峰值不断减小， 谐振频率向 低 频 移 动，３００ ℃ 时复合涂层的反射率峰值为 －１２．８８ｄＢ，小于－５ｄＢ频带宽为４．４８ＧＨｚ。刘顾等［４７］采 用微弧等离子喷涂技术制备了 ＣＮＴｓ－ＳｉＣ／Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＯ２复合 涂层，在一定范围内随着涂层厚度的增加，涂层吸波能力显 著提高，其谐振频率不断向低频移动。 ４ 吸波材料的发展趋势 从已应用的吸波材料可以看出，无论是国外多年应用的 铁氧体、金属微粉、陶瓷材料，还是国内近些年来发展的相关 吸收剂，存在的主要不 足 是：隐 身 频 带 窄，吸波能力不够强， 涂层较厚且面密度比较大，涂层高温吸波性能不佳等。为 此，未来的吸波材料应向着“薄、轻、宽、强”的方向继续努力， 引进纳米材料、智能材 料、手性材料等新型吸波材料，同 时， 对新型吸波材料的吸波机理进行研究。 参考文献 １ ＥｕｇｅｎｅＦＫ，ＪｏｈｎＦＳ，ＭｉｃｈａｅｌＴＴ．Ｒａｄａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎ． ２ｎｄｅｄ［Ｍ］．Ｒａｌｅｉｇｈ：ＳｃｉＴｅｃｈｎＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＩｎｃ，２００４：２３ ２ 王伟力．隐身技术发展动态［Ｊ］．飞航导弹，２００１（１）：２６ ３ 胡传炘．隐身涂层技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４： １９２ ４ 周亮，周万成，刘涛，等．雷达吸波涂层制备技术的研究进 展［Ｊ］．材料导报：综述篇，２０１１，２５（３）：１０ ５ 谷国强，苏勋家，侯根良，等．涂覆型吸波材料的研究现状 及展望［Ｊ］．工艺与材料，２０１０（１１）：８５ ６ 刘海韬，程海峰，王军，等．高温结构吸波材料综述［Ｊ］．材 料导报：综述篇，２００９，２３（１０）：２４ ７ 邢丽英，张佐光．结构隐身复合材料的发展与展望［Ｊ］．材 料工程，２００２（４）：４８ ８ 刘顺华，刘军民，董 星 龙．电磁屏蔽和吸波材料［Ｍ］．北 京： ·４８· 材料导报 Ａ：综述篇 ２０１４年５月（上）第２８卷第５期
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