探微珠吸波涂料研究进展

随着世界各国军事技术的不断发展，雷达、红外、激光等现代（现代装修效果图）探测和制导技术大量应用于武器系统中，使陆军武器系统的生存受到极大的威胁。吸波隐身技术作为提高武器系统生存、突防以及纵深打击能力的有效手段，各国给予了高度重视。其中雷达隐身占60%以上，因而隐身的重点在于雷达隐身。近年来，世界各军事强国竟相研究雷达吸波隐身材料和隐身技术，传统的吸波材料，如铁氧体、金属超细粉末等由于在密度、吸收频段等方面的原因，已很难满足隐身材料"薄、轻、宽、强"的要求，因此，新型雷达吸波材料的开发成为主要的研究方向。

吸波材料一般由基体材料（或粘结剂）与吸收介质（吸收剂）复合而成。现有的雷达吸波涂料，由于存在耐候性差、附着力低、环境适应性不好等问题，这需要开发新型的涂料，以满足陆军装备表面的需求。

目前，国内外在进一步提高与改进传统吸波材料性能的同时，一方面正致力于多种新材料的探索，例如碳纳米管材料、空心微珠材料、导电聚合物、纳米材料等逐步应用到雷达隐身材料中，另一方面正致力于解决吸波涂料在工程化应用中的优化配方体系和施工技术等问题，力求使吸波涂层牢固地粘附于被涂物表面并连续成膜，耐候性好，环境适应性强等优点。

空心微珠是一种很有潜力的吸波用材料，由于其本征特性包括外形、组分、结构以及壁厚等都能够直接影响本身介电常数与磁导率的波动，进而控制吸波性能的好坏，因此，在电磁波等特殊领域，空心微珠也得到了广泛研究与应用。

1、吸波涂料研究概况

1.1国外研究情况

吸波涂料研究始于第二次世界大战期间，起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯及日本等发达国家。所研制的吸波涂料已成功应用于飞机、舰艇以及地面装甲车辆等军事装备。陆军装备如俄罗斯的T-80主战坦克、美国的M113装甲输送车等以及其它隐身武器，如英国和美国研制的隐身汽车、隐身导弹发射车等。目前国外有关雷达吸波涂料方面的研究主要是围绕铁氧体吸波涂料、羰基铁吸波涂料、金属超细粉末或金属氧化物磁性超细粉末吸波涂料、陶瓷吸波涂料、纳米吸波涂料、放射性同位素吸波涂料、导电高分子吸波涂料、视黄基席夫碱盐类吸波涂料、手征性吸波涂料、掺杂高损物吸波涂料、稀土元素吸波涂料等方面开展研究。

在研制铁氧体方面日本处于世界领先地位，研制出一种由阻抗变换层和低阻抗谐振层组成的双层结构高效宽频吸波涂料，可吸收1~2GHz的雷达波，反射率为-20dB，是目前最好的吸波吸收剂。Singh等研究了在8~12.4GHz频率内CoTi掺杂M型钙铁氧体La（CoTi）xFe12-2xO19复合氧化镧和NiTi掺杂M型钙铁氧体La（NiTi）xFe12-2xO19复合氧化镧吸波材料的电磁及吸波性能，随量的增大，介电损耗不断增大，磁损耗基本不变，共振频率移向低频，匹配厚度不断增大。

Shen等通过溶胶-凝胶法合成了W型BaCo2Fe16O27铁氧体和BaO·7LaO·3Co2Fe16O27铁氧体，在12.4~18GHz用传输线理论计算反射率，结果显示：掺杂La铁氧体的反射损耗要比未掺杂的铁氧体大，通过设计掺杂铁氧体和短切碳纤维的双层结构，得到在12.4~18GHz内反射损耗小于-10dB的有效带宽达5.2GHz的宽频吸收效果。铁氧体吸波材料不足之处是相对密度大，使部件增重，以至影响部件的整体性能，高频效应也不太理想。

羰基铁吸收剂是一种典型的磁损耗型吸波材料，磁损耗角可达400左右，但是由于羰基铁吸收剂存在着比重大，在涂料中体积占空比一般都大于40%，因此导致这种吸波涂料仍存在面密度大的缺点。近期欧洲GAMMA公司研制了一种新型吸波涂料，这种吸波涂料采用以羰基铁单丝为主的多晶铁纤维作为吸收剂，可在很宽的频带内实现高吸收率，由于这种吸收剂体积占空比为25%，因此重量可减轻40%~60%。

目前，该吸波涂料已应用于法国国家战略防御部队的导弹和飞行器。

用于高速飞行器组件上的雷达吸波材料要承受长时间高温工作的特点，而陶瓷材料具有优良的力学性能和热物理性能，特别是耐高温、强度高、蠕变低、膨胀系数孝耐腐蚀性强和化学稳定性好，同时又具有吸波功能，能满足隐身的要求，因此已被广泛用作吸收剂。陶瓷吸波材料主要代表有碳化硅吸波材料、碳化硅复合吸波材料。法国Alcole公司采用陶瓷复合纤维制造出了无人驾驶隐身飞机，这种陶瓷复合纤维由玻璃纤维、碳纤维和芳酰胺纤维组成，加入TiO2后可耐1200℃高温。Sung-SooKima等用化学镀工艺在空心陶瓷基体上沉积Co、Co-Fe薄膜，制备的吸波剂具有低的密度和强的吸波能力，通过调整薄膜中Co的含量可以改变吸波剂的吸收峰和频谱效应