我國隱身戰機隱身有何訣竅:這一超材料功不可沒

2017/04/10

你聽說過超材料嗎?

它可以讓人看不見,可以將地面上的武器裝備偽裝起來,當然也可以讓戰鬥機更加隱身。

下面要介紹的則是超材料中的超材料,一種超強隱身能力的手性吸波材料。

「超材料」是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上進行結構有序設計,可以突破某些表觀自然規律的限制,從而獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料,達成特殊功能。很多超材料具有特殊的電磁性質,其中一個典型的性質就是負折射率,手性材料即為典型的負折射率超材料。

研究表明,具有手性特徵的材料,能夠減少入射電磁波的反射並能吸收電磁波。

手性吸波材料是一種具有螺旋構造的各向同性電磁材料,在電磁場的作用下會產生電場和磁場的交叉極化,理論上吸波性能更好。它比普通吸波材料有如下優勢:調整手性參數比調整介電參數和磁導率容易,可以在較寬的頻段上實現較高的吸波性能;手性對頻率的敏感性較低,較容易實現雷達波的寬頻吸收。現在研究較多的吸波手性材料主要有金屬手性材料、螺旋碳纖維、手性導電聚合物。

近年來,在手性吸波材料方面展開了大量的研究,並取得了可喜的成果

金屬手性材料具有耐磨性、高彈性、良好導電性和燒結性等優點。該材料加入一般基體材料可有效提高吸波性能,會隨著基體電導率不同而變化。但其製備一般採用手工,難以批量生產,且其密度較大,製造出的器件尺寸較大,使得吸波複合材料的重量和厚度都較大。

螺旋碳纖維電磁性能良好,具有耐摩擦、低密度、高電熱傳導性等優點,其吸波效果會因手性參數和纖維長度不同而不同。但其在製作過程中,產物互相纏繞,緊密糾連,化學方法分散效果差,物理分離方法又會對纖維造成機械損傷,破壞其螺旋結構和手性特徵。

手性導電高聚物導電性良好,電導率可調,在一點範圍內吸波特性較好。該材料大致分為兩類:一類是非手性單體在聚合過程中加入手性誘導劑來實現其空間螺旋結構,如手性導電聚苯胺;另一類則是利用手性單體在一定的反應條件和適合的催化劑作用下,直接聚合成具有空間螺旋結構的導電聚合物,如手性導電聚噻吩、聚吡咯等。手性導電高聚物具有質地均勻、易加工成型、密度小、製備過程較簡單、性能較穩定等優點。但在實際操作中,其螺旋結構形態和電導率的控制難以做好,導致其性能很多時候並不符合預期。

從殲-20各時期不同的顏色看,最初是一種黝黑外觀,而2016年珠海航展公開亮相時則是銀灰色,反差非常大,說明其隱身塗裝一直在改進

自上世紀80年代以來,對這類材料的研究很廣很深入,取得了較多成就,在很大程度上彌補了這類材料的缺陷,促進了其實用化。近年來服役的隱身戰鬥機和隱身無人機等裝備,就有採用了手性導電高聚物的型號,實測隱身效果很好。

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