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军工融合新材料,逆势爆火

栏目:行业动态 发布时间:2022-08-12
隐身技术始于第二次世界大战,从这时起世界各大军事强国均开始投入大量的人力、物力、财力进行大量研究,如美国的波音公司、日本NEC等先后研发出多种隐形材料并应用在飞机和导弹等军事器械上。而电磁波吸收材料(以下称吸波材料)就是飞机“隐身”的关键所在。
隐身技术始于第二次世界大战,从这时起世界各大军事强国均开始投入大量的人力、物力、财力进行大量研究,如美国的波音公司、日本NEC等先后研发出多种隐形材料并应用在飞机和导弹等军事器械上。


电磁波吸收材料(以下称吸波材料)就是飞机“隐身”的关键所在。


对于世界各国军事力量的发展,隐身技术是一个不可忽视的重要因素。


美国数次隐形飞机实战的案例,也充分让我们意识到隐形飞机的巨大威胁。



吸波材料是什么

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随着现代科学技术的发展,各种电子、电气设备充斥着人们的日常生活,但同时也产生了大量的电磁辐射与干扰问题。


这也成为一种继水源、大气和噪声之后,新的具有较大危害性的且不易防护的污染源,因此,大量电磁波屏蔽和吸收材料应运而生。



吸波材料可以吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的耗散机制转换为热能等其他形式,从而达到有效吸收和衰减电磁波的目的,具有高导磁率、可选择频段宽等特点,并可针对特定频段定向开发。


按元素分类,吸波材料可分为:

1)碳系吸波材料,如:石墨烯、石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管;

2)铁系吸波材料,如:铁氧体,磁性铁纳米材料;

3)陶瓷系吸波材料,如:碳化硅;

4)其他类型的材料,如:导电聚合物 、手性材料(左手材料)、等离子材料。


按损耗机制分类,吸波材料可分为:

1)电阻型损耗,此类吸收机制和材料的导电率有关的电阻性损耗,即导电率越大,载流子引起的宏观电流(包括电场变化引起的电流以及磁场变化引起的涡流)越大,从而有利于电磁能转化成为热能。

 

2)电介质损耗,这是一类和电极有关的介质损耗吸收机制,即通过介质反复极化产生的“摩擦”作用将电磁能转化成热能耗散掉。

 

3)磁损耗,此类吸收机制是一类和铁磁性介质的动态磁化过程有关的磁损耗,其主要来源是和磁滞机制相似的磁畴转向、磁畴壁位移以及磁畴自然共振等。此外,最新的纳米材料微波损耗机制是如今吸波材料分析的一大热点。



吸波材料的应用

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在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能;主要的应用领域,包括通讯领域防电磁干扰和军工领域飞机、雷达等设备隐身等。


目前飞机、导弹、舰船等许多装备都可以通过降低雷达截面和减小自身的红外辐射实现隐形。


通过对电磁波反射假信号,可以使高灵敏机载雷达假截获或假跟踪。



隐身技术

反雷达侦察的有效手段之一,就是在飞机、导弹、坦克等各种武器装备和军事设施上面涂复吸收材料,就可以吸收侦察电波、衰减反射信号,从而突破敌方雷达的防区,减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器的袭击。


1990年的海湾战争中,美国首批进入伊拉克境内的F-117A飞机就是涂复了吸收材料的隐形飞机,它们有效避开了伊拉克的雷达监测。


美、英、日、俄等国均已研制出自己的隐形坦克和其它隐形作战车辆。


此外,电磁波吸收材料还可用来隐蔽着落灯等机场导航设备及其它地面设备、舰船桅杆、潜艇的潜望镜支架和通气管道等设备。


安全保护

高功率雷达、通信机等设备的应用,使得电磁辐射或泄漏对操作人员的身体造成危害,而吸波材料就能解决这一问题。


另外,通过合理使用和普及吸收材料,也能有效抑制并减少电磁辐射问题。



微波暗室

由吸收体装饰的壁面构成的空间称为微波暗室,主要用于雷达或通信天线、导弹、飞船、卫星等特性阻抗和耦合度的测量以及宇宙飞船的安装、测试和调整等问题。


微波暗室既可消除外界杂波干扰和提高测量精度与效率(室内可全天候工作),还可保守秘密。


改善整机电磁兼容性能

当一驾飞机或一艘舰船上的几部雷达同时工作时,雷达天线间的信号串扰问题时有发生,为了减少这种干扰,国外常用吸波材料优良的磁屏蔽来提高雷达或通信设备的性能。


RFID天线抗金属隔离应用

利用一类高磁道率,低损耗型吸波材料的高磁道率特性,减少感生磁场的损耗。改善程度取决于吸波材料特性的优良程度。



2015-2019年,全球吸波材料市场规模年均复合增长率为9.2%,2019年全球吸波材料市场规模约为297.5亿元。


5G电磁波应用频谱从米波拓展至毫米波,大大增加了吸波材料的需求。


预计2020-2025年,市场规模将以8.0%以上的增速继续快速上升。


海外龙头有美国ARC、美国3M、美国杜邦、德国汉高、日本TDK、日本NEC等;国内企业中主要有飞荣达、鸿富诚、大连东信、武汉磁电等。


国内部分吸波材料虽然已经达到国际领先水平,但拥有高端产品的企业较少,主要在中低端市场竞争。


总结

如今国际局势动荡,发展高性能吸波材料,具有重要的科技和社会价值。


国内吸波材料发展距离国外仍有差距,特别是高端吸波材料,国内的发展几乎一片空白。


构建同时兼备“薄、轻、宽、强”的吸波材料,是行业内关注的主要问题,开发出能适应不同苛刻环境并满足多功能需求的隐身材料,势必会成为众多国内外科学家的研究热点。

来源:盖德化工网