隐身涂料研究进展论文

1) 涂料涂装隐身技术 几百年来，隐身（隐形）技术一直是一些人津津乐道的话题，亦是另一些人想入非非的追逐梦幻。本世纪五、六十年代，“隐身故事”曾经广为流传过。然而进入九十年代，隐身涂装技术才有了实质性的突破和进展。今天，经过“隐身涂装”处理的飞机和坦克，导弹和军舰，仪器和士兵。在地球上不是“天马行空”的独一无二的事情。1.隐身的重要性 记得一位哲人说过、幻想是打开现实的钥匙、隐身“包装”技术经过100年的研究与开发，终于从幻想走到了现实。如今，利用隐身“包装”技术，有了隐身飞机、隐身舰艇。隐身坦克、隐身特工等等。 这里自然牵涉一个问题，什么叫隐身？工程技术人员认为，“隐身”有两个含义：第一，不是“眼睛”看不见的物品，而是“眼睛”不易看见的物品。这里的“眼睛”是泛指，包括雷达、红外线夜视仪等现代化眼睛；第二，隐身的目的是为了保护自己生存或物品安全而非其他。由于“隐身”范围很广，至今尚无确切的定义。很明显，实现隐身的科学手段就是隐身技术。 不言而喻，隐身“包装”技术是随着战争升级而发展起来的。随着科学技术的飞速发展，现代战争中的“眼睛”各种各样的观（察）瞄（准）仪器、探测系统诸如雷达、红外夜视仪、激光探测器等等日益增加，性能更加完善，普通武器和士兵被敌方发现的可能性也越来越大，安全性大大减少；再加之种种导弹带有“眼睛”，威胁也越发严重，因此“包装”技术也在为各国军备竞争的内容。为了减少被敌方发现的机会。旨在增加安全性的这种技术称为“隐身技术”或“隐形技术”，在军事上亦叫“低可探测性技术”。 第二次世界大战后，隐身“包装”技术作为重大军事技术提到了议事日程上当时的美、苏、日、英等国都投入大量经费进行研究。如今隐身技术得到了较快的发展，特别表现在红外隐身、雷达隐身“包装”技术处于领先水平。标志着“当代先进技术”的各种隐身战斗机，隐身侦察机，隐身护卫舰出现在天空与大洋中。2.迷彩涂料（迷彩型隐身技术） 迷彩涂料是一种简单泛用的伪装隐身涂料。主要用于军事装备和士兵的可见光隐身和近红外隐身。一般而言，迷彩涂料视目标环境的不同而采用单色涂装或多色迷彩涂装，使“目标”融于所处环境背景的色彩中而免于被敌方看见最终达到隐身的目的。 对军用迷彩涂料而方言，因其使用环境（寿命环境）恶劣，故而要求迷彩涂料应具良好的物理化学性能、而微生物（霉菌）性等等要优良。目前使用的迷彩涂料主要有丙烯醊树脂、聚氨枉费、过氯乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、醇酸树脂等等。对于颜色单调的环境诸如沙漠、雪原、海洋等宜用单色或双色迷彩。而多色迷彩宜根据目标环境诸如热带森林、山地、丘陵等的不同而采用深浅颜色交错配置的三色或四色迷彩涂装，且各色斑点面积大小不相同。各迷彩斑点可按下式计算：A＝ND/3400式中：A为迷彩斑点可见尺寸 D为观察距离N为计算系数，当保护色与对比色的亮度对比K≥0.4，N＝2.5～3；当K＜0.4，N＝3～43.红外隐身技术3.1 红外隐身概况 随着军事科学技术的迅速发展，现代的外侦察、瞄准技术已达到了相当高的水平。据报道，在1999年3月至5月的“科索沃之战争”中，为了轰炸“南联盟”，北约出动了50颗“天眼”侦察卫星在几百公里的高空日夜侦察。其中，光电成像卫星可获得分辨率为0.1M的可见光图象和红外图像，并可在全暗的条件下拍摄地面目标，特别适于坦克、装甲车辆、监视机动式弹道导弹的动向。因而使各种军事目标和武器装备的安全受到严重威胁，为此，以降低装备红外线发射和削弱敌方红外探测效能为宗旨的红外隐身技术，就受到世界各国的高度重视，并迅速发展。3.2 红外隐身涂料涂装 红外隐身涂料也叫中远红外伪装涂料，是一种使3UM－5UM和8UM－14UM工作波段的红外探测设备难以探测造错觉的隐身技术。按红外伪装的方式和性质，可分为隐身型和干扰型的两大类。应用隐身型涂料红外伪装技术可以降低和改变“目标”的热辐射特性。 红外线隐身材料主要采用红外涂层材料。现有两类涂料：一类是吸收型，通过涂料本身（如使用能进行相变的钒、镍等氧化物或能发生可逆光化反应的涂料）或某些结构和工艺技术，使吸收的能量在涂层内部不断消耗或转换而不引起明显的温升，减少物体热幅射；另一类涂料是转换型，在吸收红外线能量或改变反射方向，或使吸收后放出来的红外辐射向长波转移，使之处于红外探测系统的工作效应波段以外，最终达到隐身的目的。 此外，涂料中的粘合刘、填料的形态、涂层的强度与涂层和涂装技术水平上，已达到实用阶段，并收到较好的隐身效果。但高级隐身涂料仍处于探索之中。可以预计，这类隐身功能材料作为国防装备或机密工程设施应用仍有很大的潜力和市场。4.雷达隐身技术4.1 雷达隐身概况 在现代高科技战争中，雷达是飞行器的最大敌人。美国在世界飞行器隐身技术方面是研究最早、投资最大、技术最先进的国家。先后研制出来的隐身的侦察机、轰炸机、战斗机、无人机、直升机、巡航导弹等各种飞行器，以及隐身坦克、舰艇、导弹发射车等等武器装备已投入部队使用，并在近十年的局部战争中。从技术上充分发挥了武器装备的有效的空防能力和攻击作用。 我们来看看隐身飞机的技术效果。在1991年初历时42天的海湾战争中，多国部队出动F－117A隐身战斗机1270架次，仅占作战飞机出动总架次的2%，却承担了40%的进攻任务，攻击命中率达到85%，战线显著，突破伊军防空雷达网而无一损伤。4.2 雷达隐身涂料涂装 为了减少雷达截面，常用的隐身技术途径有三类：即外形设计技术、吸收材料技术和加载对消技术。下面主要介绍相关的雷达隐身涂料技术。 涂敷型吸波涂料实质上是一种高分子复合涂料。它是以高分子溶液或乳液为基料，及波刘和其它附加成分分散加入其中而制成。如美国研制的系列铁氧体吸波涂料，主要成分是俚镉、镍镉和锂锌铁氧体，它在厘米波段到分米波段，可使雷达波反射衰减达20DB。日本研制的铁氧体和氯丁橡胶或氯磺化聚烯等吸波涂料。当涂层厚度为（1.7－2.5）MM时，对（5－10）GH2的雷达波反射衰减达30DB。这种涂料的涂装工艺简单，使用方便，但是增加飞机器的消极重量，涂层剥离强度低、频宽窄、涂层厚和耐高温性能差等等，这些缺点限制了它的应用。因此，研制开发“轻、薄、宽”的吸波涂料是今后主要发展方向。 目前国外正在研制超薄层、宽频带、高效能的吸波涂料，例如放射性同位素吸波涂料。它利用钋210和锔242等同位素射线产生的等离子体来吸收雷达波，在（1－20）GH2宽频带内雷达反射波可衰减20DB。美国伯奇博士研制一种名为ATRSBS的化合物，它吸收雷达电磁波后转化为热能，起到雷达隐身之作用。 近几年来，国外开发了一种四针状氧化锌晶须ZNOW，ZNOW 是四针状晶体在，四根针从正面体的重心向三维方向展开，这在数十种晶须中是独一无二的，由于其导电性能优异和典型的四针状三维结构，不仅可用作抗静电材料、微波发热体材料，而且更是电磁波吸收体，在雷达工作的（5－18）GH2 波段由它可吸收可达20DB的电磁波（即99%以上），是一种综合性能良好的雷达隐身涂料。 为了使雷达隐身涂料充分发挥效能，涂装时特别应注意两点：一是吸波纤维（导电粒子）的尺寸应与雷达工作波长相匹配；二是涂层宜为多层，每层中纤维应平行而上下层纤维应互为垂直，而且纤维中心距离0.5-2倍波长佳。随着国外隐身涂装技术的发展，亦给我们提出了今后为军政人员、军用物资、军事目标、普通兵器、观瞄仪器等等进行隐身研究的重要课题，开发高新隐身涂料涂装是我们在将来的重要任务。2)一种红外吸收材料，其组成由以下通式表示：SiO2：(MOn·xH2O)a，其中M为Fe、Cu、Co、Cr、Ca、Sn、Ni、Zn、Y金属元素，1≤n≤2，0.001≤a≤0.1，0≤x≤6。x随着除去水分时温度的改变而改变，但这种改变对吸收效果影响不大。且M为Sn时具有更好的吸收效果。该红外吸收材料使用二氧化硅作为基质，各种含金属元素的化合物为掺杂物质。所得产品在中红外、部分远红外和部分近红外区域均有强吸收，在可见区域基本没有吸收。本发明还公开了其制备方法，该方法是先混合二氧化硅和含某种金属元素的化合物在蒸馏水中，室温下充分搅拌后得到悬浊液或溶胶，调节pH值至中性，然后将得到的沉淀或凝胶在120℃的条件下脱除水分即得到目标产物。3)近红外吸收材料，要掺杂在环氧树脂中的近红外吸收材料4)采用LPCVD和PECVD技术制作了不同厚度的SiNx和SiC材料样品,使用傅立叶变换红外光谱仪对其进行了红外吸收特性测试,并通过离子注入的方式对其红外吸收特性进行调节.实验结果表明:LPCVD SINx材料在8～14μm波段存在吸收峰,而PECVD SiNx和SiC材料在3μm～5μm波段和8～14μm波段存在吸收峰.随着材料厚度的增加,吸收度也增加,1 μm厚的LPCVD SiNx,红外吸收度可以达到0.92.离子注入可改变材料的红外吸收能力.

可以比如荧光或者魔术中使用的化学墨水

幻彩隐形涂料在日常光源下是隐形的，只有在紫光灯下才能显现出来。用幻彩隐形涂料作出的壁画，常光下无任何痕迹，打开紫光灯后会突然呈现出奇妙的画面，使您感受到一种超越时空的视觉效果. 等离子体隐形涂料抗雷达 吸波 根据BBC报道，科学家宣布他们距离制成可使人类隐身的材料仅有一步之遥。据称，来自加州大学伯克利分校的研究人员开发出了一种新型纳米材料，可使3D物体周围的光线折射后绕过物体，从而达到隐形的效果，研究团队表示今后将有足够大的这种材料出现，可使人类隐身。 红外隐身涂料以其独特的优点在热红外隐身技术研究中占有重要的地位。 3．2．1红外透明黏合剂 为降低热隐身涂料的发射率，既有较低的红外吸收率，又有较好的物理机械性能的红外透明聚合物是较理想的红外隐身涂料黏合剂。现有的对红外高透明的有机黏合剂有聚烯烃类(聚乙烯、氯化聚苯乙烯、乙烯与苯乙烯的共聚物，商品名称为Kraton)，橡胶类(丁基橡胶、氯化橡胶和三元乙丙橡胶)以及其他聚合物(醇酸树脂、环氧树脂等)。其中Kraton在8～14μm范围内，透明度可达0．8，是比较理想的黏合剂。国内对三元乙丙橡胶进行改性或接枝聚合报道较多。董延庭等人通过改性方法用丙烯酸树脂单体对聚丁二烯和三元乙丙橡胶线型聚合物进行接枝聚合，对接枝聚合物的发射率、成膜性能和红外光谱特征进行了分析，研制出在红外波段透明性高、发射率低(最低可达0．19)，且成膜性能优良的高透明红外隐身涂料黏合剂。张梅等人为克服三元乙丙橡胶(EPDM)其强度低、黏结力小和透气性差等缺点，进行环氧化改性及透气性改进，对红外发射率和织物各项性能进行了测试。结果表明，改性后的乙丙橡胶可以作为织物用伪装涂料黏合剂，并值得做进一步的研究。 3．2．2导电或半导体高分子材料 与红外透明黏合剂不同，导电高分子可直接提供热隐身效果，因此对制备热隐身涂料具有特殊意义。目前西方国家正在研究电导率随频率分布、红外发射率随时间改变的半导体聚合物，以用于热伪装。 导电高分子材料按其组成和导电机理可以分为本征型和复合型。前者指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物，因其加工合成困难、成本高，仍处于研究阶段。所以研究重点为复合型导电高分子材料。其获得方法有两种：①在基体聚合物中填充各种导电填料；②将结构型导电聚合物或亲水性聚合物与基体聚合物共混。紫外线荧光隐形油墨分为长、短波荧光。长波荧光油墨有隐形无色或有色两种。前者在通常情况下为白色或无色，印刷在纸张或塑料薄膜上不显示颜色，在紫外光或验钞机下不同品种会显示出不同的颜色，有红色、黄色、绿色、蓝色等不同种类。