几百年来，隐身（隐形）技术一直是一些人津津乐道的话题，亦是另一些想入非非者的追逐梦幻。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，在地球上已不是“天马行空”的独一无二的事情。

  隐身的重要性

  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，因此隐身“包装”技术也成为各国军备竞赛的内容。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”（Stealth Technology），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、雷达隐身等方面进展更快。当今世界上，美国和欧洲的隐身“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之中。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，诸如附着性、耐候性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐微生物（霉菌等）性等等要优良。目前使用的迷彩涂料主要有丙烯酸树脂、聚氨酯、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。各迷彩斑点的尺寸可按下式计算[1]:

  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≥014，n=215～3;当K<014，n=3～4

  红外隐身技术

  1  红外隐身技术概况

  众所周知，任何物体都存在热辐射，目标与背景红外辐射的差别是红外探测的基本数据，而红外隐身技术正是要消除降低这种辐射的差别。红外侦查系统能勘测到目标的最大范围与目标辐射强度的平方根成正比，与大气透过率的平方根也成正比，另外还与红外勘测器本身的一些特性有关，因此要实现目标红外隐身，主要应从降低目标的红外辐射个大气的红外透射率着手。

  美国是最早开展红外隐身涂料研究的国家，其红外隐身涂料研制工作已取得较大成功，提出了一种根据涂料配方及其原材料参数预测其红外辐射特性的模拟计算方法，并对红外隐身涂料的配方设计提出了一些重要结论。另有一些美国学者将直径为70μm的片状铝（质量比占38%）掺杂到无机磷酸盐粘合剂中，获得了在10.6μm频谱区发射率为0.18的红外隐身涂料。美国提出2005年研制出可单独控制的发射率涂层，2010年研制出能自动对背景和威胁作出反应的自适应涂层体系。利用中层掺银的多层涂覆方式获得了低发射率涂层材料。国外的红外隐身涂料虽已形成了色彩化，但实用化的较少，且在复合隐身兼容性方面仍没有完全解决好[3]。

  国内在红外隐身涂料研究方面的历史较短，基本上处于探索阶段。国家在“863”项目中专门设立了红外伪装的研究课题。虽然有报道说涂料红外发射率达到0.5以下，但都没有进入实用阶段。华东理工大学国家超细粉末工程研究中心将表面包覆了薄薄一层二氧化硅的铝片用作红外隐身涂料的颜料，所得涂层的发射率仅为0.35。山东工业陶瓷研究设计院研制的白色材料红外发射率在0.3～0.4之间，中绿色颜料红外发射率为0.6～0.7，制备出的涂层红外发射率为0.7～0.75。利用有机硅清漆和三元乙丙橡胶的接枝聚合物与Al粉等颜料制得了低发射率红外涂料。对ITO（掺锡氧化铟）涂料做了比较深入的研究。在特定的氧化锡掺杂浓度下，获得了在8～14μm波段红外发射率为0.62的ITO涂料。而通过实验认为ZAO（掺铝氧化锌）比ITO有着更高的可见光透过率和红外隐身率，且生产成本低，稳定性高，技术简单，易于掺杂，在红外/雷达复合隐身材料方面有着很好的应用前景。用异戊二烯橡胶合成的环化橡胶制备了红外发射率为0.55～0.6的低红外发射率涂料。此外国内也对复合型双层隐身材料进行了研究，其低红外发射率面层材料的法向发射率介于0.23和0.54之间[4]。

  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3μm～5μm和8μm～14μm工作波段的红外探测设备难以探测或造成错觉的隐身技术。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”的热辐射特征。红外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，在吸收红外线能量后或改变反射方向，或使吸收后释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，涂料中的粘合剂、填料的形态、涂层的强度与涂层结构等等涂装工艺技术都影响红外隐身效果，涂装时应特别注意。迄今为止，在热红外隐身涂料和涂装技术水平上，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[5]。

  雷达隐身技术

  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突防能力和攻击作用。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，攻击命中率高达85%，战绩显著，突破伊军防空雷达网而无一损伤。

  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大类：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，把吸波剂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，主要成分是锂镉、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（117～215）mm时，对（5～10）GHz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，但是增加飞行器的消极重量，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（210P0）和锔242（242Cm）等同位素射线产生的等离子体来吸收雷达波，在（1～20）GHz的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（一种席夫氏碱盐），它吸收雷达电磁波后即转化为热能，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（Tetrapod-Shaped Zinc Oxide Whisker），ZnOw是四针状晶体，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）GHz波段由它可吸收高达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，而且纤维中心距离等于015～2倍波长为佳。

  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2000年的重要任务。

  组成、分类、性质

  1 组成：优良的红外透明粘结剂、颜填料、树脂

  2 分类与性质：大致分为以下3大种类型

  （1） 等离子隐身涂料

  等离子体隐身飞机是采用等离子隐身涂料研制的一种隐身性能极强的飞机。等离子体隐身涂料以钋210、锔242、锶90等放射性同位素为原料（只要适当选择辐射源，合理控制辐射剂量，对人体是安全的），在飞行器飞行过程中放射出强α射线，高能粒子促使飞行器表面外的空气电离形成等离子体层，它对微波、红外辐射有很好的吸收效果，其吸收性能使信号有1~20吉赫兹范围内衰减可达17分贝。敌方探测雷达辐射的电磁波照射到环绕飞机的等离子云团后主要会产生两种现象：首先，一部分电磁波能量被等离子云团吸收。因为电磁波在穿越等离子云团时与等离子体的带电粒子相互作用，会将能量传递给带电粒子，自身能量被大大衰减；其次，等离子云团能使电磁波产生绕射，电磁波绕过等离子云团唇，继续向前辐射，不产生反射，这将极大地减少反射的电磁波信号，使雷达难以发现隐蔽在等离子云团中的飞机。

  “等离子体”在我们的现实生活中并不陌生，它是广泛存在于自然界中的一种电中性的电离气体，是继物质存在的固体、液体、气体三种形态之后出现的第四种物质形态，具有数密度近似相等的自由电子和正离子，其产生和运动主要受电磁场力的作用与支配，对电磁波的传播有很大的影响。它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子（具有不同符号和电荷）、电子、原子和分子。在自然界里，炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲，几乎99.9%以上的物质都是以等离子体态存在的，如恒星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。

  20世纪60年代以来，美国和前苏联等军事强国就可开始研究等离子体吸收电磁波的性能。80年代初，前苏联最早开始进行等离子体实验，重点是等离子体在高空超音速飞行器上的潜在应用。90年代初，美国休斯实验室开展的一项为期两年、投资65万美元的实验表明，应用等离子体技术，可使一个130毫米长微波反射器的雷达回波信号强度减少到原来的1%。1997年，美国海军委托田纳西大学等单位发展等离子体隐身天线[7]，其原理是：将等离于体放电管作为天线元件，当放电管通电时就成为导体，可正常发射和接收无线电信号；当断电时就成为绝缘体，基本上不反射敌方雷达辐射的电磁探测信号。初步的演示结果已经显示了这种天线正常的发射／接收功能和良好的隐身性能。近年来，等离子体隐身技术在俄罗斯取得了突破性的进展，其研究成果明显领先于美国，据报道，俄罗斯克尔德什研究中心已经开发出第一代和第二代等离子体发生器，该研究所在地面模拟设备和自然条件下以及飞机上的试验已经充分地证明了这种隐身技术的实用性。

  （2） 低发射率薄膜的红外隐身

  红外隐身在我国处于起步阶段，依据背景的不同，红外隐身应采取两种措施。对于空天飞行器，背景环境在3～25Itan波段的红外辐射强度很弱，应以降低隐身对象在可探测红外波段或通常的两个大气窗口3～5m和8～14m波段的绝对红外辐射强度为目标；对于地面目标，其红外辐射特征非常复杂，应以红外迷彩为目标，而不是单纯降低其红外辐射强度[8]。本文以降低红外辐射强度为目标，讨论降低红外发射率在降低或抑制红外辐射强度中所起的作用，从而寻求一种红外隐身的新途径。

  研究了几种红外发射率可以调控的低红外发射率纳米氧化物半导体薄膜。其中氧化铟锡薄膜的红外发射率可在0.1-0.9连续可调，掺铝氧化锌薄膜的红外发射率可以在0.25-0.9连续可调；TiO2／As／TiO：多层膜的红外发射率最低可达0.05[9,10]。降低红外发射率是实现红外隐身的一条重要途径。低红外发射率薄膜可以直接应用于多种武器装备的红外隐身技术中。

  （3） 雷达隐身涂料

  雷达隐身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，把吸波剂和其它附加成分分散加入其中而制成，或者高分子溶液（或乳液）本身具有吸波功能。由于研究工作者的不断努力，雷达隐身涂料取得了很大进展，但大多存在涂层厚、比重大的问题。近年来，雷达隐身涂料正向薄涂层、宽频带和高效能方向发展，并不断开发出新型吸波涂料[11]。

  其涂料小种类大致分为7种

  铁氧体吸波涂料

  在涂料中加入铁氧体，如锰2锌、镍2锌、锂2锌、锂2钛等不同系列。不同的铁氧体的电磁参数差别很大。这种涂料的涂装工艺简单，使用方便，但是增加飞行器的消极重量，涂层剥离强度低、吸收频带窄、涂层厚和耐高温性能差等，这些缺点限制了它的应用。通过控制磁体性质、吸收体的厚度、损耗因子及阻抗等各种因素，可将材料调谐能够吸收某单一频段、选定的多种频段或宽频带的电磁波[12]。

  纳米吸波涂料

  纳米材料是指材料组分的特征尺寸在纳米量级1～100nm的材料。它独特的结构使其自身具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，小尺寸和界面效应，从而呈现出奇特的物理、化学特性。纳米粒子由于粒径极小，比表面积大，处于表面的原子比例增大，增强了活性，在电磁场作用下，原子、电子运动加剧，促使磁化，使得电磁能转化为其它形式的能，增加对电磁波的吸收。同时，纳米粒子具有较高的矫顽力，可引起大的磁滞损耗。将纳米材料作为吸收剂制成涂料，易于实现高吸收、涂层薄、重量轻、吸收频带宽、红外微波吸收兼容等要求，是一种非常有发展前景的高性能、多功能吸波涂料[12]。

  导电高分子吸波涂料

  导电高分子吸波涂料主要是利用某些具有共轭主链的高分子聚合物，通过化学或电化学方法与掺杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构，实现阻抗匹配和电磁损耗，从而吸收雷达波。如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚对亚苯、聚苯硫、聚噻吩等都属于导电高分子吸波涂料。单一导电高分子聚合物虽有较好的吸波特性，但吸收频带比较窄。为了展宽吸收频带，通常要加入添加剂。添加剂一般是磁损耗型的材料，加入后对导磁率没有明显影响，但对提高吸收率和展宽频带有明显效果[13]。

  放射性同位素吸波涂料

  在涂料中加入放射性同位素，如Po210、Cm242等，利用其放出的高能射线使目标附近的局部空间产生等离子屏，形成含有大量自由电子并与自由空间相匹配的等离子体区，可以吸收相当宽频带的电磁波。并且该涂料具有吸收频带宽、反射衰减大、使用周期可控制、施工简便、能承受高空高速飞行时的气动影响、使用寿命长等优点。但该涂料使用放射性同位素材料，其应用仍受到一定的限制[14]。

  视黄基席夫碱盐吸波涂料

  视黄基席夫碱盐是一种有机化合物，该化合物在受到雷达电磁波作用时，其原子会进行一种轻微而短暂的重新排列，从而吸收电磁能量。其对雷达波能量的吸收大于磁性---耗能型吸波材料，而重量却仅是磁性吸波材料的十分之一。通过对不同的视黄基席夫碱盐进行改进和组合，能吸收全频段的雷达波。

  手征性吸波涂料

  手征性吸波材料又称旋波材料，是一种新的电磁吸波材料。电磁波入射到旋波介质中产生由于电场变化而引起的电偶极矩，导致电磁波在旋波介质中的传播特性发生改变，从而改变旋波介质的电磁性能及吸波性能。与其它RAM相比，手征性吸波材料具有易调整参数及易拓宽频带的优势。

  稀土吸波涂料

  稀土元素吸波涂料是新开发研制的一类吸波涂料，其以稀土磁性材料为吸收剂。另外，稀土元素常作为添加剂加在其它吸波涂料中，用以调节吸波材料的电磁参数。

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