兼容性隱身材料的研究進(jìn)展

石智成,孫凌夫,李海豹,孫全喜,劉澤林,宋亞輝,白曉東

(內(nèi)蒙金屬材料研究所,內(nèi)蒙古 包頭 014030)

1 引 言

隨著當(dāng)代科技的不斷發(fā)展,多兼容性、多功能性、智能性等特點(diǎn)已成為各產(chǎn)品、設(shè)備的一個(gè)總體發(fā)展趨勢,而近些年來,軍事科技方面的發(fā)展也是日新月異。軍事科技具有一些特定的特征,其中包括了矛與盾的對(duì)抗,破壞與防護(hù)的對(duì)抗,探測與隱身的對(duì)抗,現(xiàn)代軍事偵察手段大多用的是電磁波,其技術(shù)正在向復(fù)合化、智能化方向發(fā)展[1],這就迫使隱身技術(shù)也需隨之改變,朝著多兼容性方向發(fā)展。當(dāng)前軍事探測手段主要有可見光探測、雷達(dá)探測、紅外探測、激光探測以及磁探測,針對(duì)可見光探測發(fā)展的可見光隱身材料是最早投入到戰(zhàn)爭中的,現(xiàn)在可見光隱身材料已發(fā)展成熟,如今專門研究可見光隱身材料已非常少了,主要應(yīng)用在偽裝材料,例如迷彩服的制作?，F(xiàn)如今,雷達(dá)探測、紅外探測、激光探測是軍事上應(yīng)用最多的探測手段,其效果顯著,隱身技術(shù)作為反探測手段重要的“盾”,自然也會(huì)隨著探測技術(shù)的發(fā)展而受到眾多專家、學(xué)者的關(guān)注。

隱身技術(shù)是通過改變目標(biāo)被探測到的信息,從而降低探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別目標(biāo)的幾率?，F(xiàn)如今,應(yīng)用最多的隱身技術(shù)是雷達(dá)隱身、紅外隱身、激光隱身技術(shù)。他們的隱身原理不盡相同,現(xiàn)今多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)發(fā)展迅速,當(dāng)同一區(qū)域有不同的探測手段時(shí),出現(xiàn)多波段監(jiān)測時(shí),具有某一特定的隱身功能就可能失效,就會(huì)造成目標(biāo)暴露,所以發(fā)展兼容性隱身技術(shù)勢在必行。雷達(dá)隱身技術(shù)是應(yīng)用最早的隱身技術(shù),當(dāng)雷達(dá)系統(tǒng)向某一特定空間發(fā)射高頻雷達(dá)波,目標(biāo)通過該片區(qū)域時(shí),部分的高頻雷達(dá)波將會(huì)被目標(biāo)反射回去,如果能降低目標(biāo)反射的高頻雷達(dá)波,弱到無法被雷達(dá)系統(tǒng)捕捉到就實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)隱身。紅外隱身技術(shù)它是通過降低或改變目標(biāo)的輻射強(qiáng)度來降低目標(biāo)的可監(jiān)測性,在大型武器運(yùn)行過程中,一些大功率的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生高溫,例如艦船發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)造成與背景不同的輻射反差,導(dǎo)致了目標(biāo)輻射強(qiáng)度大幅增加,從而增加了暴露的可能性。現(xiàn)今可通過降低目標(biāo)的輻射強(qiáng)度、改變目標(biāo)的輻射特性、阻礙目標(biāo)的輻射傳播途徑等方式來實(shí)現(xiàn)紅外隱身。激光隱身技術(shù)與雷達(dá)隱身技術(shù)類似,通過降低目標(biāo)的表面反射率,使得回波功率低到無法被監(jiān)測到從而實(shí)現(xiàn)激光隱身。為應(yīng)對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭的多樣性,作為反探測技術(shù)的隱身技術(shù)就得逆流而上,近些年,通過國內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)隱身技術(shù)的研究,發(fā)現(xiàn)兼容性隱身技術(shù)有巨大的發(fā)展?jié)摿?本文結(jié)合近些年國內(nèi)外隱身技術(shù)的發(fā)展,對(duì)兼容性隱身材料的發(fā)展進(jìn)程做出了闡述。本文主要以原理與材料為基本邏輯關(guān)系,涉及到雷達(dá)、紅外、激光等基本要素,對(duì)其相互組合的兼容技術(shù)進(jìn)行綜述。

2 隱身技術(shù)原理

2.1 雷達(dá)隱身原理

對(duì)于雷達(dá)隱身,有效地減小雷達(dá)反射截面(RCS)的值,就能達(dá)到雷達(dá)隱身的效果。目前能夠有效地降低RCS值只能從改變結(jié)構(gòu)外形和改變材料特性來實(shí)現(xiàn),一般結(jié)構(gòu)外形很難改變,所以現(xiàn)階段對(duì)于雷達(dá)隱身主要從材料出發(fā)。反應(yīng)材料隱身效果的是雷達(dá)反射率,將雷達(dá)反射率轉(zhuǎn)變?yōu)榉瓷渎蔙=10 lgRP來表示隱身效果,RP為雷達(dá)反射率,R的單位為分貝(dB),其值為負(fù)數(shù),當(dāng)R值越小時(shí),說明該材料雷達(dá)隱身效果越好,目前雷達(dá)隱身的特點(diǎn)是反射率低或者發(fā)射率高。

2.2 紅外隱身原理

紅外隱身技術(shù)是繼雷達(dá)隱身技術(shù)應(yīng)用最多的,研究紅外隱身一般都是針對(duì)3～5 μm和8～14 μm的中遠(yuǎn)紅外波段。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)生紅外輻射時(shí),紅外輻射的光子能夠使活潑的金屬產(chǎn)生光電信號(hào),紅外探測儀就會(huì)將捕捉到的光電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)從而監(jiān)測、跟蹤目標(biāo)的行動(dòng)軌跡,現(xiàn)今紅外探測有兩種方式,一種是點(diǎn)源探測,一種是成像探測。點(diǎn)源探測它是與目標(biāo)的距離相關(guān),當(dāng)距離越遠(yuǎn)時(shí),目標(biāo)紅外輻射量小時(shí),探測效果越差。成像探測是通過目標(biāo)與背景環(huán)境的紅外輻射差來探測的,它是通過降低輻射對(duì)比度,才能降低被紅外探測的可能性。以上兩種探測方法都表明了當(dāng)目標(biāo)的紅外輻射量發(fā)生改變時(shí),就可以提高紅外隱身效果,而紅外輻射量是可以通過改變材料的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。由物理學(xué)可知,物體的紅外輻射量符合Stefan-Boltzmann 定律:

W=σεT4

(1)

式中,W為目標(biāo)的輻射總量;σ為玻爾茲曼常數(shù);ε為目標(biāo)的發(fā)射率;T為目標(biāo)的溫度,由公式可以看出目標(biāo)的輻射總量與自身的發(fā)射率呈正相關(guān),與目標(biāo)溫度的4次方呈正相關(guān),想要降低目標(biāo)的目標(biāo)的輻射總量,可降低它的表面發(fā)射率和溫度。所以,中遠(yuǎn)紅外波段的隱身要求目標(biāo)具有高反射率、低發(fā)射率的特征。

2.3 激光隱身原理

激光作為一種主動(dòng)探測儀器,當(dāng)它運(yùn)用在雷達(dá)探測上時(shí),它具有更高的辨識(shí)能力,而且激光雷達(dá)具有體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。激光隱身的原理與雷達(dá)隱身原理相類似,都是通過降低目標(biāo)的反射率和激光探測儀的回波功率,吸收或透過電磁波,從而使目標(biāo)不被探測到。從微觀學(xué)上看,根據(jù)能量守恒原則,目標(biāo)在吸收電磁波的過程,吸收的光子能量會(huì)轉(zhuǎn)移成電子的動(dòng)能、勢能或是分子的振動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能,所以激光隱身材料是對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)有要求的。

2.4 兼容隱身原理

雷達(dá)隱身材料的吸波頻率發(fā)生在2～18 GHz,紅外隱身材料要求的紅外波段在3～5 μm和8～14 μm,紅外隱技術(shù)要求的波段是納米級(jí)的,而雷達(dá)隱身技術(shù)要求的波段是毫米或厘米級(jí)的,根據(jù)雷達(dá)、紅外對(duì)波段的要求,實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外兼容的隱身材料是不可能的。而對(duì)于不透明材料來說,由Kirchhoff公式:

ε+R=1

(2)

式中,ε為發(fā)射率;R為反射率;ε和R都是波長的函數(shù)。雷達(dá)波與紅外波的相差很大,所以找到雷達(dá)波R小,紅外波R大、ε小的材料是可能的。也可以分布制作出微波高吸收和紅外低反射的材料,然后將其兩者復(fù)合起來,且功能不降低的復(fù)合材料,以達(dá)到雷達(dá)紅外兼容隱身材料。

激光隱身材料要求在1.06 μm和10.6 μm波段表現(xiàn)出低反射率的特點(diǎn),對(duì)于激光紅外兼容的隱身特征在10.6 μm波段時(shí),與他們的隱身原理是相矛盾的。針對(duì)這一問題,第一種方法是引進(jìn)非平衡轄射描述理論和動(dòng)態(tài)熱轄射理論,根據(jù)材料的非平衡轄射性能我們可以研制出一種在某特定時(shí)間段同時(shí)具有低發(fā)射率和低瞬態(tài)反射率的材料；第二種方法是舍去一部分的紅外隱身波段,來獲得激光隱身功能,從而實(shí)現(xiàn)紅外激光兼容隱身技術(shù)。

對(duì)于激光雷達(dá)兼容隱身來說,盡管他們?cè)碛行┰S不同,但是他們都是要求目標(biāo)具有低反射率的特點(diǎn),所以對(duì)于激光雷達(dá)兼容性隱身技術(shù)理論上是可行的。就目前來說,實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外激光兼容的隱身技術(shù)是隱身研究領(lǐng)域的重點(diǎn),這是因?yàn)樗麄儍?nèi)部就存在著根本的矛盾,所以導(dǎo)致了三種兼容隱身技術(shù)的研究進(jìn)程緩慢,但三種兼容的隱身材料仍是該領(lǐng)域下階段研究的重要目標(biāo)。

3 兼容性隱身材料

3.1 雷達(dá)紅外兼容性隱身材料

納米材料具有較強(qiáng)的吸波功能,由于它的表面原子比例大,且懸掛鍵比較多,所以對(duì)于射入的電磁波具有良好的吸收功能；另一方面,由于納米材料具有量子尺寸效應(yīng),此時(shí)也為射入的電磁波提供了新的通道,增強(qiáng)了納米材料的吸波功能。同時(shí),由于紅外波遠(yuǎn)大于納米材料的尺寸,所以納米材料對(duì)紅外光具有良好的透過性,從而實(shí)現(xiàn)了紅外隱身功能,故理論上納米材料是可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外兼容的隱身材料。近些年,由于納米材料的興起,導(dǎo)致納米隱身材料也發(fā)展迅速。Wang等人[2]通過兩步球磨法制備出了片狀的FeAl復(fù)合材料,如圖1所示,當(dāng)球磨時(shí)間在30 min時(shí),在6.59 GHz處樣品的電磁波反射率為-13.6 dB,該樣品低于-10 dB的吸收寬帶可達(dá)到1.7 GHz,紅外發(fā)射率為0.1,在雷達(dá)紅外兼容隱身材料方面,該納米材料表現(xiàn)優(yōu)異。納米磁性纖維吸收劑擁有纖維的各向異性和尺寸的特性,所以它也具有良好的雷達(dá)紅外兼容隱身特性,現(xiàn)有一種以碳納米管吸收劑的納米材料,因?yàn)樗哂兄锌盏目臻g結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電性,所以它也可以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外兼容隱身功能。Zhang等人[3]通過表面氧化法制備出了由螺旋聚硅烷包裹的碳納米管復(fù)合材料(HPS/f-MWNTs),如圖2所示,它在8～14 μm處的紅外發(fā)射率為0.576。Pan等人[4]則通過碳納米管包裹聚酰胺復(fù)合物的方法制備出了兼容性隱身材料,其復(fù)合材料在9.7 GHz處的電磁發(fā)射率可達(dá)到-20.65 dB,小于-10 dB的吸收寬帶為3.2 GHz,在8～14 μm的紅外發(fā)射率為0.503,表現(xiàn)出了良好的雷達(dá)紅外兼容性能。汪心坤等人[5]通過靜電紡絲法獲得了MWCNTs/Zn0.96Co0.004O復(fù)合納米材料,該材料最低紅外發(fā)射率為0.61,在13.8 GHz在處的電磁發(fā)射率可達(dá)到-26.4 dB,小于-10 dB的吸收寬帶為4 GHz。Cheng等人[6]利用同軸靜電紡絲法制備出了纖鋅礦型Zn0.96Co0.09O納米管,在600°以上時(shí),納米管會(huì)形成中空的結(jié)構(gòu),并且伴隨有不規(guī)則的納米粒子出現(xiàn),在9.5 GHz處的電磁發(fā)射率可達(dá)到-20.3 dB,小于-10 dB的吸收寬帶為3.6 GHz,它的平均紅外發(fā)射率可達(dá)到0.72,該材料也具有良好的雷達(dá)紅外兼容隱身功能。

圖1 FeAl復(fù)合材料的電子顯微圖

圖2 HPS/f-MWNTs復(fù)合材料的電子顯微圖

導(dǎo)電高聚物它具有結(jié)構(gòu)多、復(fù)合簡單、易調(diào)控的特點(diǎn),所以它在兼容性隱身材料領(lǐng)域一直是關(guān)注重點(diǎn)[7],導(dǎo)電高聚物它同時(shí)具有金屬和半導(dǎo)體的性質(zhì),它的原理是通過共軛π電子與高分子實(shí)現(xiàn)吸收電磁波的功能。Li等人[8]曾通過溶膠-凝膠的方法制備出了NiFe2O4/PANI復(fù)合材料,該復(fù)合材料的吸收波寬可達(dá)到4.5 GHz,在8 GHz處的反射率為-42 dB。Yang等人[9]采取原位聚合法得出了BaTiO3/PANI、BaFe12O19/PANI、(BaTiO3+BaFe12O19)/PANI復(fù)合材料,如圖3所示,這三種復(fù)合材料在雷達(dá)紅外兼容隱身方面都有不錯(cuò)的效果。周亦康等人[10]是通過“摻雜-脫摻雜-再摻雜”和原位聚合法制備出了摻有樟腦黃堿的復(fù)合材料,該材料在3～5 μm、8～14 μm的紅外發(fā)射率為0.46和0.29,在13.75 GHz處的反射率為-27.43 dB,低于-10 dB的吸收寬帶為8.16 GHz,該材料也具有良好的雷達(dá)紅外兼容隱身性能。

圖3 幾種復(fù)合材料的SEM照片

摻雜氧化物半導(dǎo)體材料,它是由金屬氧化物與摻雜劑組成,它對(duì)于雷達(dá)波的吸收原理是介電損耗的方式,由于紅外波較長,摻雜氧化物半導(dǎo)體的光子對(duì)其具有反射不吸收的特點(diǎn),且當(dāng)電磁波出現(xiàn)變化時(shí),摻雜氧化物半導(dǎo)體內(nèi)的自由載流子會(huì)對(duì)紅外波產(chǎn)生更高的反射效果,所以摻雜氧化物半導(dǎo)體具有良好的雷達(dá)紅外隱身效果。Shu等人[11]通過化學(xué)共沉淀法制備出了Ni摻雜Zn/Al復(fù)合材料,該材料對(duì)紅外波的發(fā)射率為0.37,在13.6 GHz處的的反射率為-32.5 dB,Zhang等人[12]通過水熱法制備出了層狀的SnO2/ZnO復(fù)合材料,如圖4所示,該材料在9.2 GHz處的的反射率為-23.5 dB,低于-10 dB的吸收寬帶為3.2 GHz,在3～5 μm、8～14 μm的紅外發(fā)射率平均為0.65和0.89,該材料在雷達(dá)紅外隱身方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。

圖4 1.06 μm的SEM照片

超材料是指在人為的條件下制作出來的復(fù)合材料,它可在特定的電磁波處具有吸收功能,Langdy[13]發(fā)明了一種三明治式的MPA復(fù)合超材料,如圖5所示,經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試,該材料對(duì)在11.15 GHz處的電磁波具有吸收功能。何路[14]利用全金屬設(shè)計(jì)了一種超材料體,該材料在8～20 GHz處的反射率小于-20 dB,在8～14 μm處的紅外發(fā)射率平均小于0.05,表現(xiàn)出了良好的雷達(dá)紅外兼容隱身性能。李君哲[15]設(shè)計(jì)出了FSS/RPP超材料,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,該材料也同時(shí)具有雷達(dá)紅外兼容隱身功能。

圖5 MPA的結(jié)構(gòu)示意圖

光子晶體具有光子帶隙,該帶隙能夠抑制某些電磁波在光子晶體里傳播,從而實(shí)現(xiàn)了紅外隱身效果[16],在電磁波段時(shí),它同時(shí)具有電磁帶隙,該帶隙可吸收某些雷達(dá)波,所以光子晶體理論上具有雷達(dá)紅外兼容隱身效果。Wang等人[17]設(shè)計(jì)出了四個(gè)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光子晶體,該晶體在3～5 μm、8～14μm的紅外波段發(fā)射率為0.073和0.042,且該樣品具有很高的雷達(dá)波透過性。Wang等人[18]制備出了一維光子晶體,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該晶體也具有良好的有雷達(dá)紅外兼容隱身功能。

3.2 激光紅外兼容性隱身材料

光子晶體因?yàn)樗墓庾咏麕Э蓪?duì)特定的電磁波起到高反射的作用,可實(shí)現(xiàn)紅外隱身,同時(shí)他還有“光譜挖孔”效應(yīng),該特性可實(shí)現(xiàn)激光隱身,所以光子晶體它是可實(shí)現(xiàn)激光紅外兼容隱身功能。Zhao等人[19]通過DBR微腔原法,用PbTe和Na3AlF6得到了一維雙缺陷光子晶體,該材料在1～5 μm、8～14 μm的紅外波段反射率達(dá)99 %,對(duì)于1.06 μm、10.6 μm的激光透射率達(dá)96 %,故該材料具有良好激光紅外兼容隱身性能。張繼魁等人[20]等人設(shè)計(jì)了一種一維光子晶體,如圖6所示,該晶體在1.81～2.47 μm處的反射率達(dá)95.07%,在2.47～5 μm處的發(fā)射率為100 %,同時(shí)在1.06 μm、10.6 μm發(fā)射率降低到了1.21 %和1.79 %。Miao等人[21]采用在硅膠片上交替沉積Te、ZnSe和Si法制出了異相摻雜一維晶體,它在3～5 μm的平均發(fā)射率為0.0845,在8～14 μm的平均發(fā)射率為0.281,在中紅外波段的平均發(fā)射率為0.45,而在10.6 μm處的發(fā)射率為0.21,所以該材料具有良好的有激光紅外兼容隱身性能。

圖6 光子晶體結(jié)構(gòu)圖

在超材料方面,Chen等人[22]制備出了一種超材料,該材料在1.54 μm處的吸收率高達(dá)99.3 %,在中遠(yuǎn)紅外波段的輻射率為10 %和6 %,該材料在1.54 μm處表現(xiàn)出了激光紅外兼容隱身性能。Zhang等人[23]設(shè)計(jì)了一種以硅介質(zhì)層為間隔的吸收材料,該材料的數(shù)值模擬結(jié)果顯示:在1.06 μm、10.6 μm處的吸收率為99.916 %和99.784 %,在紅外波段處也具有很強(qiáng)的吸收功能,數(shù)值模擬的結(jié)果顯示該材料具有激光紅外兼容隱身功能。

在有關(guān)稀土的研究上,發(fā)現(xiàn)稀土中含有不同的4f層電子數(shù),該電子對(duì)某些特定的波具有較強(qiáng)的吸收功能,依據(jù)這個(gè)特性對(duì)于摻雜某些稀土元素的材料就可實(shí)現(xiàn)激光紅外兼容隱身功能。不同的學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)研究了稀土對(duì)于隱身性能的影響,例如SmFeO3粉體,實(shí)驗(yàn)結(jié)果中表名該材料在激光紅外兼容隱身方面具有一定的前景。而SmCrO3粉體,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知,它可作為一種激光紅外兼容隱身材料。黃巍等人[24]研制出了一種摻錫氧化銦薄膜與SiO薄膜的結(jié)合體,該材料可實(shí)現(xiàn)在0.93 μm、1.06 μm、10.6 μm處的激光紅外兼容隱身功能。邢宏龍等人[25]制作出了一種涂料材料,如圖7所示,該涂料在8～14 μm的紅外發(fā)射率達(dá)到0.688,在10.6 μm處的反射率可降低至1 %,實(shí)現(xiàn)了激光紅外兼容隱身涂料。

(a)放大400倍 (b)放大2000倍

3.3 激光雷達(dá)兼容性隱身材料

激光隱身與雷達(dá)隱身都是要求材料具有較強(qiáng)的吸波功能,但它們的原理是不同的,激光隱身是利用分子的共振與表面微粒微孔的結(jié)構(gòu)來吸收激光,而雷達(dá)隱身是通過電損耗和磁損耗的方式將雷達(dá)波轉(zhuǎn)化成熱能從而實(shí)現(xiàn)隱身。當(dāng)下能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)與激光兼容的隱身技術(shù)大致分為兩種:一種是制作出某種特殊的材料,使它同時(shí)具有兩種吸收功能,在吸收某段激光波時(shí),也具有吸收某段雷達(dá)波的功能,這種材料理論上是可行的,王自榮等[26]人制備了一種激光與毫米波復(fù)合材料,該材料對(duì)0.93 μm、1.06 μm、和1.54 μm處的激光波發(fā)射率小于0.5 %,同時(shí)在8 mm厚時(shí),雷達(dá)波反射率達(dá)-10 dB,具有激光隱雷達(dá)兼容隱身功能。另一種方法是雙層涂敷法,上層為激光涂敷層,它對(duì)雷達(dá)波是完全可透過的,底層為雷達(dá)涂敷層,此時(shí)就可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)激光兼容隱身效果。徐培化等人[27]采用雙層涂敷法制備了一種雷達(dá)、激光復(fù)合材料,該復(fù)合材料在1.06 μm處的激光反射率為0.13 %,在8～14 GHz處的雷達(dá)反射率小于-7.5 dB,很好地實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)激光兼容隱身功能。

3.4 雷達(dá)紅外激光兼容性隱身材料

對(duì)于雷達(dá)紅外激光兼容隱身功能,由于其內(nèi)在隱身原理就存在著本質(zhì)的矛盾,所以制造出三者兼容的隱身材料較為困難,但具有多兼容性隱身功能必定是將來發(fā)展的重點(diǎn)。之前就有學(xué)者提出:通過復(fù)合材料然后加上煙霧功能可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外激光兼容隱身,目標(biāo)外部由煙霧包裹以達(dá)到激光隱身效果,目標(biāo)表面涂復(fù)合材料,表漆采用紅外隱身材料,底漆采用雷達(dá)隱身材料,以實(shí)現(xiàn)三者兼容隱身功能,但外部的煙霧是不可持續(xù)的,所以該方法具有明顯的缺點(diǎn)。而Zhang等人[28]制備出了Ge、ZnSe、和Si一維摻雜結(jié)構(gòu)的光子晶體(1-D PC),然后再與雷達(dá)吸波材料(RAM)構(gòu)成復(fù)合材料,如圖8所示,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在8～14 μm處的反射率為0.895,而在10.6 μm處有一個(gè)反射谷(39.8%),即波長 CO2激光,在7.8～18 GHz處表現(xiàn)出很強(qiáng)的雷達(dá)波吸收效果,所以該材料同時(shí)具有雷達(dá)紅外激光兼容隱身功能。Pan等人[29]設(shè)計(jì)了一種特殊的光子結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)在3～5 μm、8～14 μm處的發(fā)射率可達(dá)到0.25、0.33,而在10.6 μm處吸收率可達(dá)到90 %,可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)紅外激光兼容隱身功能的功能。由前文可知,光子晶體具有獨(dú)特的特性,所以它在于雷達(dá)紅外激光兼容隱身方面具有廣闊的前景。超材料的超物理性能和人工復(fù)合制造的特點(diǎn),且目前在雷達(dá)紅外兼容隱身和紅外激光兼容隱身方面都有不錯(cuò)的成就,所以它在三者兼容隱身方面也具有廣闊的前景。

圖8 PC的微觀結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)論與展望

隨著電子科技的迅速發(fā)展,單一波段難以實(shí)現(xiàn)隱身的功能,所以兼容隱身將是未來發(fā)展的重點(diǎn),目前雷達(dá)紅外、激光紅外及激光雷達(dá)兼容隱身技術(shù)已取得了一些不錯(cuò)的成果,但三者兼容隱身技術(shù)還尚未成熟,多波段隱身研究仍是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。目前多波段三者兼容隱身技術(shù)在復(fù)合材料的研究上有不錯(cuò)的前景,尤其是超材料復(fù)合的方向,當(dāng)然新材料的開發(fā)與制作也是關(guān)鍵,例如光子晶體的開發(fā)制作。但就目前隱身技術(shù)而言,仍還有許多不足與缺陷,例如機(jī)制原理上的不透徹性,工藝制作上的不完善性,材料成本的高價(jià)位性等,所以對(duì)于隱身材料的研究任重而道遠(yuǎn),未來隱身材料它必定會(huì)向著質(zhì)輕、料薄、智能、寬波帶、強(qiáng)吸收發(fā)展的趨勢。