初原載于 工大材料匯????2019-09-26

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眼前的“黑”不是黑

淺談戰(zhàn)機(jī)隱身涂料

中秋假期結(jié)束，很快就迎來了國(guó)慶節(jié)。我國(guó)國(guó)慶節(jié)的慶?；顒?dòng)有“五年一小慶，十年一大慶”的說法。今年是中華人民共和國(guó)建國(guó)七十周年，10月1日當(dāng)天將在天安門舉行盛大的慶祝儀式。屆時(shí)，閱兵式上，部分先進(jìn)武器也將首次亮相。

近些年來，我國(guó)也在非國(guó)慶時(shí)段舉行幾次閱兵式，亮相的國(guó)之利器有“9·3閱兵”中的東風(fēng)21D彈道導(dǎo)彈和紀(jì)念建軍90周年閱兵中亮相的殲-20.

殲-20是中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)公司研制的一款具備高隱身性、高態(tài)勢(shì)感知、高機(jī)動(dòng)性等能力的，接替殲-10、殲-11的第五代制空戰(zhàn)斗機(jī)。

當(dāng)仰望著空中飛過的戰(zhàn)機(jī)梯隊(duì)，黑灰色是他們的標(biāo)志色。我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上瀏覽其他各國(guó)以及各型戰(zhàn)機(jī)，也都是以黑灰色為主。反觀客機(jī)，拋開各個(gè)航司有著色彩鮮艷、樣式不同的標(biāo)志不談，它們的基色多數(shù)都是白色。為什么戰(zhàn)斗機(jī)是黑灰色的呢？因?yàn)檫@眼前的“黑”不是黑，是為了戰(zhàn)機(jī)隱身的需求而特制的涂料。

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隱身涂料Q&A

?Q1：??啥是隱形飛機(jī)??？隱形飛機(jī)我也看的見啊。

飛機(jī)隱身并不是只聞其聲，不見其形，而是指盡量降低飛機(jī)被敵方雷達(dá)、紅外輻射等探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)和跟蹤的可能性，其中隱身涂料在飛機(jī)隱身功能上起到了重要的作用。

Q2:??那隱身涂料又是啥？

隱身涂料是固定涂覆在武器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的隱身材料，按其功能可分為雷達(dá)隱身涂料、紅外隱身涂料、可見光隱身涂料、激光隱身涂料、聲納隱身涂料和多功能隱身涂料。而在飛機(jī)隱身涂料中經(jīng)常應(yīng)用到雷達(dá)的有紅外、可見光隱身涂料。

? Q3：??那這些隱身涂料有什么特點(diǎn)呢？

隱身涂料要求具有較寬溫度的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的頻帶特性，還要求面密度小，重量輕，粘結(jié)強(qiáng)度高，耐一定的溫度和不同環(huán)境變化。因此，多功能隱身涂料是隱身涂料技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

針對(duì)不同的需求，隱身涂料也分為不同的種類。應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。常見的隱身涂料有這樣的幾種

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雷達(dá)隱身涂料

由于雷達(dá)偵察是目前世界上用得最多、最有效的偵察手段之一，因此雷達(dá)隱身技術(shù)自然也就成為一種最重要的隱身技術(shù)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)部門都進(jìn)行了大量的研究。雷達(dá)隱身涂料的存在，意義在于最大限度地消除被雷達(dá)勘測(cè)到的可能性。目前有兩個(gè)研究方向，分別是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與吸波材料。前者讓雷達(dá)波有來有回，但是作為觀測(cè)者的你看不出來我是一架戰(zhàn)機(jī)；后者則是讓雷達(dá)波有來無回，這樣觀測(cè)者就根本無法在屏幕上看見戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)向。

吸波涂料也分為很多種類。目前，應(yīng)用于飛機(jī)的吸波涂料比較多，如：

?鐵氧體吸波涂料（如圖一），價(jià)格低廉，吸收能力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛；

?羰基鐵吸波涂料（如圖二），為磁損耗型吸波材料，吸收能力強(qiáng)，應(yīng)用方便，但面密度*大；（*面密度指的是定厚度的物質(zhì)單位面積的質(zhì)量。）

陶瓷吸波涂料密度較低，吸波性能好；

?放射性同位素吸波涂料，涂層薄且輕，具有吸收頻帶寬，耐用性好，能承受高速空氣動(dòng)力等優(yōu)點(diǎn)，是飛機(jī)用理想的吸波涂料；

?導(dǎo)電高分子吸波涂料，涂層薄且易維護(hù)，吸收頻帶寬，是一個(gè)較新的研究領(lǐng)域。

?近年來，納米吸波涂料成為隱身涂料新的亮點(diǎn)。其一般由無機(jī)納米材料與有機(jī)高分子材料復(fù)合，通過精細(xì)控制無機(jī)納米粒子均勻分散在高聚物基體中，以制備性能更加優(yōu)異的新型涂料。

其機(jī)械性能好，面密度低，是高效的寬頻帶吸波涂料，可以覆蓋電磁波、微波和紅外，并能增強(qiáng)抗腐蝕能力，耐候性好，涂裝性能優(yōu)異。基于以上優(yōu)點(diǎn)，各國(guó)競(jìng)相在此領(lǐng)域投入人力和物力進(jìn)行開發(fā)研制。

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紅外隱身涂料

紅外隱身涂料是指用于減弱武器系統(tǒng)紅外特征的信號(hào)，以達(dá)到隱身技術(shù)要求的特殊功能涂料。其主要針對(duì)紅外熱像儀的偵查，旨在降低飛機(jī)在紅外波段的亮度，掩飾或變形裝備在紅外熱像儀中的形狀，降低其被發(fā)現(xiàn)和識(shí)別的概率。紅外隱身涂料的主體樹脂是單組分橡膠樹脂，其與過氯乙烯涂料、環(huán)氧鐵紅底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。紅外隱身涂料工藝簡(jiǎn)單，施工方便，堅(jiān)固耐用，成本低廉，是目前隱身涂料中最重要的類型。

?簡(jiǎn)單來說，與紅外非接觸式體溫計(jì)測(cè)量體溫的原理相近。降低飛機(jī)表面的溫度，就能躲開紅外熱像儀的偵察。

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可見光隱身材料

但是，以上兩種涂料是無法解決在可見光下的隱身，也就是說肉眼或者攝像還是可以觀察到戰(zhàn)機(jī)的，而可見光隱身涂料又稱視頻隱身技術(shù)，彌補(bǔ)了雷達(dá)隱身和紅外隱身的不足。它是針對(duì)人的目視、照相、攝像等觀測(cè)手段而采取的隱身技術(shù)，其目的是降低飛機(jī)本身的目標(biāo)特征，減小目標(biāo)與背景之間的亮度、色度和運(yùn)動(dòng)的對(duì)比特征，達(dá)到對(duì)目標(biāo)視覺信號(hào)的控制，以降低可見光探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率。它要求目標(biāo)的反射率盡可能與周圍環(huán)境的反射率一致。

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多頻隱身材料

許多隱身涂料往往只對(duì)一種電磁波起作用，而對(duì)其它波段毫無反應(yīng)。隨著先進(jìn)探測(cè)設(shè)備的相繼問世，這種單波段隱身涂料存在很大的局限性。兼容性好的多波段電磁波隱身涂料將具有廣闊的發(fā)展空間，如雷達(dá)/可見光/紅外多功能隱身涂料將得到廣泛的研究和應(yīng)用。

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? 那么問題來了，隱身涂料的未來在哪？

或者說，和我們材料人的關(guān)系在哪？

多波段、多功能兼容隱身涂料的研制具有廣闊的應(yīng)用前景，必須采用新型的吸波材料并改進(jìn)傳統(tǒng)的吸波材料。目前有望成為研究熱點(diǎn)的吸波材料主要是納米吸波材料。（納米材料與技術(shù)的小伙伴們高傲地抬起了頭）

?納米材料是指三維尺寸中至少有一維為納米尺寸的材料，如薄膜、纖維、超細(xì)粒子、多層膜、粒子膜和納米微晶材料等，由尺寸在10-10～10-7m的物質(zhì)組成的微粉體系。因?yàn)榧{米超細(xì)粉末具有很大的比表面積，能吸收電磁波，同時(shí)納米粒子尺寸遠(yuǎn)小于紅外及雷達(dá)波波長(zhǎng)，對(duì)波的透過率很大，因此由它制成的涂層在很寬的頻帶范圍內(nèi)可以躲避雷達(dá)波的偵察，同時(shí)能很好地吸收可見光、紅外線，具有紅外隱身作用，可以顯著改善飛機(jī)的隱身性能。目前納米材料作為隱身材料，易于實(shí)現(xiàn)高吸收、涂層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求，是一種極具發(fā)展前景的高性能、多功能材料。

?納米材料復(fù)合涂料一般都是由納米材料與有機(jī)涂料復(fù)合而成的。已有無機(jī)納米材料與有機(jī)高分子樹脂復(fù)合的納米涂料。它是通過精細(xì)控制無機(jī)納米粒子使其均勻分散在高聚物基體中的性能更加優(yōu)異的新型涂料。納米材料復(fù)合涂料必須滿足以下兩個(gè)條件：一是其中至少有一相的尺寸在1～100nm；二是納米相的存在使涂料性能得到顯著提高或有新功能。廣義地講，納米材料復(fù)合涂料還包括金屬納米涂層材料和無機(jī)納米涂層材料。金屬納米涂層材料主要是指材料中含有納米晶相；無機(jī)納米涂層材料則是由納米粒子之間的熔融、燒結(jié)復(fù)合而成。通常所說的納米涂料均為有機(jī)納米復(fù)合涂料。目前用于涂料的納米粒子有三類：

?一是金屬氧化物，如TiO2、ZnO2、Al2O3、Fe2O3等；

?二是納米金屬粉末，如Al、Tl、Cr、Nd、Mo等；

?三是無機(jī)鹽類，如CaCO3 和層狀硅酸鹽等。

?國(guó)內(nèi)研究從20 世紀(jì)80 年代末一直在關(guān)注材料用于雷達(dá)波隱身的可能性。目前的研究主要集中在納米材料的合成和制備、掃描探針顯微學(xué)、分子電子學(xué)以及極少數(shù)納米技術(shù)的應(yīng)用方面。國(guó)內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)，在隱身方面取得了一定的突破，在某些方面達(dá)到了較高水平。成都電子科技大學(xué)研制的納米針形磁性金屬粉多層納米膜復(fù)合吸波材料，通過改變納米針形磁性金屬粉成分，可以有效地控制其頻率特性，有利于展寬吸收頻帶。研究表明，納米ZnO 在這方面有很好的功效。

?從前的時(shí)光里，我們看著“別人家的裝備”突飛猛進(jìn)的發(fā)展。有特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的“夜鶯”F-117A攻擊機(jī)，還有世界上第一款五代機(jī)“猛禽”F-22。

今天，種花家也有了值得驕傲的我們自己的國(guó)之利器，無論是“使命必達(dá)”的“東風(fēng)快遞“還是翱翔長(zhǎng)空的J-20”火焰獠牙”。

這些是我們保家衛(wèi)國(guó)的長(zhǎng)纓，是我們屹立于世的依靠。今天能夠取得的成就和進(jìn)步，離不開對(duì)于新型材料的研究和運(yùn)用。無論是材料科學(xué)與工程、納米材料與技術(shù)還是資源循環(huán)科學(xué)與工程，都是在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的潮流中重要的一部分。

?讓自然界的資源為人類所利用，讓自然界的規(guī)律成為現(xiàn)實(shí)，這是我們的一份重任。恰似那簡(jiǎn)單而又意味深長(zhǎng)的八個(gè)字——“天生我材，鑄就未來“。

你以為到這里就結(jié)束了嘛？Nope!

?讀到這里，想必你對(duì)于戰(zhàn)機(jī)表面的隱身涂料有了一定的了解。那小編就出兩道題看看大家在這篇文章里都學(xué)到了什么。

?Q1：納米材料作為隱身涂料有哪些功能特點(diǎn)？可以歸為哪種（哪幾種）隱身涂料？

答案：納米材料作為隱身材料，易于實(shí)現(xiàn)高吸收、涂層薄、重量輕、吸收頻帶寬、紅外微波吸收兼容等要求?？梢酝瑫r(shí)看作雷達(dá)隱身涂料和紅外隱身涂料。

Q2：恰如題目所說：眼前的“黑”不是黑。那為什么隱身涂料多數(shù)為黑色或深色呢？

精選留言1：

原理上來說，隱形飛機(jī)的隱形并不是讓我們的肉眼都看不到，它的目的是讓雷達(dá)無法偵察到飛機(jī)的存在。隱形飛機(jī)在現(xiàn)階段能夠盡量減少或者消除雷達(dá)接收到的有用，由于淺色幾乎不吸收雷達(dá)波，深色容易吸收雷達(dá)波，且黑色材料不易反光，因此，我們?nèi)菀装l(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段的隱形戰(zhàn)機(jī)都是以深色為主。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??--------路，一直都在

精選留言2：

目的是為了解決在可見光下的隱身，運(yùn)用了視頻隱身技術(shù)。在夜晚，為了減小目標(biāo)與背景之間的亮度、色度和運(yùn)動(dòng)的對(duì)比特征，達(dá)到對(duì)目標(biāo)視覺信號(hào)的控制，以降低可見光探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率，所以作用了黑色或者深色。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ---------紙螢w

?參考資料：

中國(guó)知網(wǎng)——《隱身涂料發(fā)展綜述》 厲封嵐

百度百科詞條——?dú)?20

圖片來自網(wǎng)絡(luò)

本文作者：馬浩然

時(shí)任審閱：劉孟茜 于世龍

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