新型吸波材料的研发

应用隐身技术提高现代武器系统的攻击和生存能力，提高总体作战效能，已成为各国武器发展的重要组成部分。随着航空航天飞行器速率的提高，可适应高马赫数的高温电磁波吸收材料的发展在很大程度上决定了新型武器研制水平。例如，美国在隐身飞机上的电磁波吸收涂料，可以在较宽的频带内使雷达波的反射降低 7～10 dB。

　　新型吸波材料要求满足“薄、轻、宽、强”等特点。若考虑到严苛条件(如高温、氧化和腐蚀等条件)，则对吸波材料有更高的要求。目前巡航导弹、地地导弹和空空导弹的速率已达到 5 马赫以上，未来空天飞机的运行速率更是接近 10 马赫，这就对经受强烈气动加热的电磁窗口材料提出了耐高温的要求。在气动加热温度超过1000℃以上情况下，聚合物和金属材料因为化学分解和强度下降等因素已经不能满足吸波材料的使用要求，因此目前高温隐身或高温吸波材料研发动态是开发碳、陶瓷材料及其复合材料，其优点是高温力学性能好(熔点 2000℃以上、蠕变小) 、密度低(约为铁的 1/4～1/3) 、吸波性能稳定(电阻型吸波且电阻随温度升高较稳定，无电磁损耗衰减和屈服效应) ，还可以有效地减弱红外辐射信号; 其中碳化硅基陶瓷是制作多波段超高温吸波材料的主要组分。据报道，美国已经研究出了 SiC 纤维增强玻璃陶瓷基复合材料，应用在 F117 隐身飞机的尾喷管后沿，能够承受 1093℃的高温。为了克服碳化硅陶瓷没有磁损耗、吸波频宽较窄的缺点，我国国防科技大学合成出聚铁碳硅烷( PFCS) ，可制得电阻率低至 l0 ~ 2Ω·m 的 Si-C-Fe-O 纤维，这种含铁粒子的碳化硅纤维可以制备很好的高温宽频电磁波吸收材料。如果能够优化铁粒子的含量和分布状态，并且形成批量制备能力，含铁碳化硅材料将对我国开发超高温吸波材料提供有力的技术支撑。

　　纳米吸波材料兼备了吸波宽频带、质量轻、种类多等特点，因此，美、俄、法、德、日等国都把纳米材料作为新一代吸波材料加以重点研究和探索。纳米材料的吸波原理是由于纳米材料的量子隧道效应、量子尺寸效应和界面效应，而且这些吸波效应在高温下也会保持。高温吸波纳米陶瓷主要指以 SiC 为基础的掺杂型陶瓷材料，它们有一定的吸波性能，且具有耐高温、相对密度小、强度大、电阻率高等优点。

　　将纳米化和纤维化结合起来，可使陶瓷材料的力学和吸波性能有很大提高，如台湾某大学制备的 SiC 纳米线环氧复合材料，在很宽频率范围内具有极佳的电磁波吸收能力。

　　多孔结构和高比表面积，可增强材料的表面极化作用和各向异性效应，使纳米材料的电磁波吸收机制，如表面极化、量子隧道效应、界面多重散射等得以强化。因此，制备中空或多孔结构的纳米陶瓷纤维，将是新型高温吸波材料的重要研发方向。