一、簡(jiǎn)介

    隱形涂料是涂料家族的神秘一員。它并不是科幻作品中的“隱身”，而是軍事術(shù)語(yǔ)中指控制目標(biāo)的可觀測(cè)性或控制目標(biāo)特征信號(hào)的技巧和技術(shù)的結(jié)合。目標(biāo)特征信號(hào)是描述某種武器系統(tǒng)易被探測(cè)的一組特征，包括電磁（主要是雷達(dá)）、紅外、可見光、聲、煙霧和尾跡等6種特征信號(hào)。因?yàn)閾?jù)統(tǒng)計(jì)，空戰(zhàn)中飛機(jī)損失80~90%的原因是由于飛機(jī)被觀測(cè)。降低平臺(tái)特征信號(hào)，就降低了被探測(cè)、識(shí)別、跟蹤的概率，因而可以提高生存能力。降低平臺(tái)特征信號(hào)不僅僅是為了對(duì)付雷達(dá)探測(cè)，還包括降低被其它探測(cè)裝置發(fā)現(xiàn)的可能性。隱身是通過增加敵人探測(cè)、跟蹤、制導(dǎo)、控制和預(yù)測(cè)平臺(tái)或武器在空間位置的難度，大幅度降低敵人獲取信息的準(zhǔn)確性和完整性，降低敵人成功地運(yùn)用各種武器進(jìn)行作戰(zhàn)的機(jī)會(huì)和能力，以達(dá)到提高己方生存能力而采取的各種措施。

    隱形涂料是用于飛機(jī)、軍艦、坦克等裝備外表，做反雷達(dá)探測(cè)及防止電磁波泄漏或干擾的一種材料，隱身材料與隱身設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，形成一門新技術(shù)，即隱身技術(shù)。隱身技術(shù)要求隱光、隱電、隱磁、隱聲、隱紅外，是一門綜合技術(shù)。

    現(xiàn)代隱身技術(shù)主要分為電磁波隱身技術(shù)和聲波隱身技術(shù)。

    二、隱身涂料分類

    隱身涂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。隱身涂層要求具有：較寬溫度的化學(xué)穩(wěn)定性；較好的頻帶特性；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。

    1.雷達(dá)隱身涂料

    雷達(dá)隱身材料是指能夠吸收衰減入射的電磁波，并通過吸收劑的介電振蕩、渦流以及磁致伸縮，將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能而耗散掉或使電磁波因干擾而消失的一類材料。

    雷達(dá)隱身涂料就要最大限度消除被雷達(dá)勘測(cè)到的可能性，雷達(dá)隱身技術(shù)的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和吸波材料兩個(gè)方面。目前，應(yīng)用于飛機(jī)吸波涂料比較多，如鐵氧體吸波涂料價(jià)格低廉；羰基鐵吸波涂料吸收能力強(qiáng)，但面密度大；陶瓷吸波涂料密度較低；放射性同位素吸波涂料涂層薄且輕、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)等。還有成為隱身涂料新亮點(diǎn)的納米吸波涂料，以覆蓋電磁波、微波和紅外，并能增強(qiáng)腐蝕防護(hù)能力，耐候性好，涂裝性能優(yōu)異。

    2.紅外隱身涂料

    紅外隱身的目的是降低或改變目標(biāo)的紅外輻射特征從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的低可探測(cè)性。通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用紅外物理原理來(lái)衰減、吸收目標(biāo)的紅外輻射能量， 可使紅外探測(cè)設(shè)備難以探測(cè)到目標(biāo)。

    材料的紅外輻射特性決定于材料的溫度和發(fā)射率。紅外隱身材料也可相應(yīng)分為兩類：控制發(fā)射率的材料和控制溫度的材料。

    紅外隱身涂層具有低發(fā)射率，高反射率，在紅外線輻射頻段才有良好的隱身效果。

    紅外隱身涂料的構(gòu)成一般由填料和黏結(jié)劑兩部分組成。

    目前用于熱紅外隱身涂料配方中的填料大致分為如下幾類：金屬填料、著色填料、半導(dǎo)體填料等。

   黏結(jié)劑分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類，其中以有機(jī)黏結(jié)劑種類最多，目前可用于紅外隱身涂層的黏結(jié)劑有氯化聚苯乙烯、丁基橡膠等。從發(fā)展趨勢(shì)看，實(shí)用性能較大的是以聚乙烯為基本結(jié)構(gòu)的改型聚合物。

    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品種。它是指用于減弱武器系統(tǒng)紅外特征的信號(hào)已達(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。

    3.激光隱身涂料

    20世紀(jì)80年代以來(lái)，隱身技術(shù)特別是雷達(dá)和紅外隱身技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)很高的水平。如美國(guó)研制開發(fā)的低可探測(cè)飛機(jī)（Low Observable Aircraft）F-117隱身攻擊機(jī)， B-2隱身轟炸機(jī)在雷達(dá)隱身和紅外隱身方面已經(jīng)做得非常好了。

    但是隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，激光技術(shù)在武器裝備等方面的應(yīng)用日益增多。

    激光隱身過程與雷達(dá)隱身過程相類似，主要是降低目標(biāo)表面的反射系數(shù)，減小激光探測(cè)器的回波功率，降低激光探測(cè)器的性能，使敵方不能或難以進(jìn)行激光探測(cè)，以達(dá)到激光隱身的目的。

    從微觀能量上看 ，物質(zhì)對(duì)激光的吸收過程是物質(zhì)與電磁波的作用過程，在此過程中，光子的能量轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能、勢(shì)能，或分子（原子）的振動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能。

    實(shí)現(xiàn)激光隱身技術(shù)的途徑主要有外形技術(shù)和材料技術(shù)，其中外形技術(shù)是通過目標(biāo)的非常規(guī)外形設(shè)計(jì)降低其雷達(dá)散射截面（LRCS）；而材料技術(shù)是采用能吸收激光的材料或在表面上涂覆吸波涂層使其對(duì)激光的吸收率大，反射率小，以達(dá)到隱身的目的。因?yàn)橥庑卧O(shè)計(jì)只能散射30%左右的雷達(dá)波，且很難找到LRCS與氣動(dòng)力學(xué)俱佳的外形，因此要徹底解決隱身問題，還是要靠隱身材料來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    激光隱身材料主要包括激光吸收材料、導(dǎo)光材料、透射材料三大類型。其中透射材料是讓激光透過目標(biāo)表面而無(wú)反射。從原理上，透光材料后應(yīng)有激光光束終止介質(zhì)，否則仍有反射或散射激光存在。導(dǎo)光材料是使入射到目標(biāo)表面的激光能夠通過某些渠道傳輸?shù)狡渌较蛉ィ詼p少直接反射回波。這兩種隱身功能材料作為激光隱身材料，實(shí)現(xiàn)難度較大。

    隨著多波段探測(cè)和制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展，隱身技術(shù)對(duì)涂料的要求除了紅外與雷達(dá)外，還應(yīng)包括涂料的可見光性、激光波吸收性能等。

    因此，探索新技術(shù)、新方法、積極開展新的隱身機(jī)理和新型多功能隱身材料的研究，特別是新型涂敷行多功能、多頻譜兼容的隱身材料是新的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

    4.可見光隱身涂料

    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，較少目標(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。可見光隱身涂料通常采用迷彩的方法使飛機(jī)隱身，如保護(hù)迷彩、仿造迷彩、變形迷彩。一種可見光隱身是偽裝遮障，遮障可模擬背景的電磁波輻射特性，使目標(biāo)得以遮蔽并與背景相融合，是固定目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)停留時(shí)最主要手段，而迷彩涂料是這種技術(shù)應(yīng)用的重要組成。總而言之，可見光隱身涂料應(yīng)用廣泛，使用方便、經(jīng)濟(jì)，是飛機(jī)隱身涂料發(fā)展中比較成熟的技術(shù)。

    三、新型隱身材料探索

    1.多頻段吸波材料

    由于當(dāng)前多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展以及探測(cè)手段的日益多樣性，戰(zhàn)場(chǎng)武器裝備可能同時(shí)面臨雷達(dá)、紅外、激光以及可見光等探測(cè)手段的威脅，因此多波段復(fù)合隱身材料的發(fā)展很早就受到了專家以及相關(guān)研究者的關(guān)注和重視。如何使涂層在幾個(gè)波段彼此兼容，將是今后主要研究方向之一。

    2.納米涂層材料

    近年來(lái)，納米吸波涂料成為隱身涂料新的亮點(diǎn)。它是一種極具發(fā)展前景的涂料，其一般由無(wú)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(wú)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、微波和紅外線。它能增強(qiáng)腐蝕防護(hù)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、物力開發(fā)研制。其隱身原理為：

    1）納米材料的界面組元所占比例大，納米顆粒表面原子比例高，不飽和鍵和懸掛鍵增多，大量懸掛鍵的存在使界面極化，吸收頻帶展寬。

    2）納米微粒尺寸小，比表面積大，界面極化與多重散射成為納米材料重要的吸波機(jī)制。納米材料量子尺寸效應(yīng)使電子能級(jí)分裂，分裂的能級(jí)間隔處于微波的能量范圍內(nèi)，為納米材料創(chuàng)造了新的吸波通道。

    3） 納米材料中的原子和電子在微波場(chǎng)中的輻照， 材料的原子和電子運(yùn)動(dòng)加劇， 促使磁化，使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能， 增加了對(duì)電磁波的吸收， 使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能的效率增加， 從而提高了對(duì)電磁波的吸收性能。

    4） 納米隱身材料具有厚度薄、質(zhì)量輕、吸收頻帶寬、兼容性好等特點(diǎn)。加入納米材料的隱身涂料，具有吸波能力強(qiáng)、密度小、可實(shí)現(xiàn)薄層涂裝的優(yōu)點(diǎn)，還具有高的力學(xué)性能、良好的環(huán)境穩(wěn)定性和理化性能。

    5） 由于納米微粒具有較高的矯頑力， 可引起大的磁滯損耗，有利于將吸收的雷達(dá)波等轉(zhuǎn)換成其它形式的能量（熱能、電能或機(jī)械能）而消耗掉。

    3.手性吸波材料

    手性是指一種物質(zhì)與其鏡像不存在幾何對(duì)稱性，且不能通過任何操作使其與鏡像重合。手性吸波涂料是近年來(lái)開發(fā)的新型吸波材料。它與一般吸波涂料相比，具有吸波頻率高、吸收頻帶寬的優(yōu)點(diǎn)，并可以通過調(diào)節(jié)旋波參量來(lái)改善吸波特性，在提高吸波性能，擴(kuò)展吸波帶方面具有很大潛能。

    4.導(dǎo)電高聚物材料

    這種材料是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，由于其結(jié)構(gòu)多樣化、高度低和獨(dú)特的物理、化學(xué)特性，因而引起科學(xué)界的廣泛重視。將導(dǎo)電高聚物與無(wú)機(jī)磁損耗物質(zhì)或超微粒子復(fù)合，可望發(fā)展成為一種新型的輕質(zhì)寬頻帶微波吸收材料。

    5.等離子隱身技術(shù)

    等離子體是繼固體、液體、氣體之后的第四種物質(zhì)形態(tài)，被稱為物質(zhì)第四態(tài)。等離子體之所以有隱身功能，是因?yàn)樗鼘?duì)雷達(dá)波具有折射與吸收作用。

    原理為：

    利用電磁波與等離子體互相作用的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中等離子體頻率起著重要的作用。等離子體頻率指等離子體電子的集體振蕩頻率，頻率的大小代表等離子體對(duì)電中性破壞反應(yīng)的快慢，它是等離子體的重要特征。若等離子體頻率大于入射電磁波頻率，則電磁波不會(huì)進(jìn)入等離子體。此時(shí)，等離子體反射電磁波，外來(lái)電磁波僅進(jìn)入均勻等離子體約2mm，其能量的86％就被反射掉了。但是當(dāng)?shù)入x子體頻率小于入射電磁波頻率時(shí)，電磁波不會(huì)被等離于體截止，能夠進(jìn)入等離子體并在其中傳播，在傳播過程中。部分能量傳給等離子體中的帶電粒子，被帶電粒子吸收，而自身能量逐漸衰減。

    等離子體隱身技術(shù)與已廣泛應(yīng)用于外形和材料隱身技術(shù)，其具有很多優(yōu)點(diǎn)：吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好、使用簡(jiǎn)便、使用時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格便宜；無(wú)須改變飛機(jī)的外形設(shè)計(jì)，不影響飛行器的飛行性能；由于沒有吸波材料和涂層，大大降低了維護(hù)費(fèi)用。此外，俄羅斯進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)表明，利用等離于體隱身技術(shù)還可以減少飛行器飛行阻力30％以上。但是，利用等離子體技術(shù)實(shí)現(xiàn)兵器隱身也存在著相當(dāng)?shù)碾y度和問題。

    軍事探測(cè)和制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展促使了隱身材料的發(fā)展，從最早的可見光隱身材料到現(xiàn)在的激光隱身材料，隱身材料的研究和發(fā)展一直沒有間斷過。無(wú)論哪種隱身材料，今后的發(fā)展趨勢(shì)都向著質(zhì)輕、帶寬、高效、耐久的方向發(fā)展。而且，隨著多模技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)具有單一隱身功能的材料已經(jīng)無(wú)法同時(shí)躲避多種探測(cè)手段的圍攻，因此多波段兼容的隱身材料也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

    四、應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景

    目前美國(guó)已在 B-2 轟炸機(jī)、F-117A、F-22、F/A-18E、F-35、各種直升機(jī)以及“聯(lián)合防區(qū)外發(fā)射空地巡航導(dǎo)彈”（JASSM ）、AGM-137 巡航導(dǎo)彈、AGM - 129、“聯(lián)合防區(qū)外發(fā)射武器” JSOW（AGM-154）導(dǎo)彈等均采用了隱身技術(shù)。

    隱身涂料的應(yīng)用可以有效的降低飛機(jī)、軍艦等武器被雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的概率，縮短被發(fā)現(xiàn)的距離；提高武器裝備的突防能力和生存能力，是國(guó)際上競(jìng)相爭(zhēng)奪的一個(gè)制高點(diǎn)。所以，隱身涂料的發(fā)展不僅標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步，而且關(guān)系到國(guó)防力量的鞏固，在現(xiàn)階段和未來(lái)都會(huì)有很大的發(fā)展空間。

    預(yù)計(jì)到 2020 年前后，納米隱身材料、智能隱身材料將廣泛應(yīng)用于各種飛機(jī)和導(dǎo)彈上。而且智能隱身武器將能夠?qū)崿F(xiàn)自檢測(cè)、自監(jiān)控、自修復(fù)、自校正、自適應(yīng)，使飛機(jī)和導(dǎo)彈系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化隱身。據(jù)了解，現(xiàn)在隱身涂料中，雷達(dá)和紅外隱身技術(shù)是隱身領(lǐng)域中研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的隱身涂料往往以特定的波段為對(duì)象，有些兼顧型隱身涂料則往往犧牲主要隱身方向的優(yōu)越性能，或降低裝備的戰(zhàn)斗能力。而納米材料與有機(jī)涂料結(jié)合后，有如下特點(diǎn)：機(jī)械性能如粘結(jié)性、耐磨性等大大提高，可以減少其他助劑及填料的使用；高效的寬頻帶吸波性能可以覆蓋電磁波、微波、紅外等波段；能夠增強(qiáng)基體的防腐蝕能力；耐候性好；涂裝性能優(yōu)良，施工性大為改善。

    隨著科學(xué)研究的不斷深入，新的隱身涂料將不斷問世。由于高度的軍事敏感性和技術(shù)保密性，使得隱身涂料的發(fā)展與應(yīng)用處于迷霧中，同時(shí)，各種反隱身技術(shù)和手段正在積極發(fā)展之中。隱身和反隱身技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)必將成為新世紀(jì)軍事斗爭(zhēng)的亮點(diǎn)。