纳米材料，未来隐身技术的新方向

 

 

 

 

 

 

图注：美国F-35隐身战机，隐身技术现已成为现代化战争中极为重要和有效突防的战术技术手段，受到世界各国的高度重视

 

隐身技术在现代战争中作为极为重要的突防手段，是世界各主要军事强国重点发展的领域之一。近年来，纳米隐身材料因为具有很高的对电磁波的吸收特性，已经引起了各国研究人员的高度重视，并将其作为新一代隐身材料进行探索和研究。

 

图注：纳米材料具有极好的吸波性能，其作为新一代隐身材料，目前已经受到各国的重视

 

纳米材料特性

纳米隐身材料为什么会具有优良的吸波特性呢？首先还是要从纳米材料本身的特性谈起。

（1）表面效应。纳米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子占相当大的比例，随着粒径的减小，表面原子数量比迅速增加。由于表面原子数量比增多，原子配位不足及高的表面能，使这些表面原子具有高的活性，极不稳定，很容易与其他原子结合。

（2）量子尺寸效应。粒子尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子连续能级离散化，致使纳米材料具有高的光学非线性，特异的催化及光催化特性。

（3）小尺寸效应。当超细微粒的尺寸与光波波长或德布罗意波长及超导态的相干长度等物理尺寸特征相当或者更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，从而产生一系列的光学、热学、磁学和力学性质。

正是这些特殊性质，决定了纳米材料的基本性能。

 

图注：中国歼-20发射导弹想象图，近年来，我国在隐身飞机、无人机等隐身装备的研制和使用方面，技术水平已达到和美军“同台竞技”的程度，优于其他国家

 

纳米隐身材料的隐身机理

由于纳米材料的结构尺寸在纳米数量级，物质的量子尺寸效应和表面效应等方面对材料性能有重要影响。隐身材料按其吸波机制可分为电损耗型与磁损耗型。下面以纳米金属粉体为例，具体分析电损耗型纳米隐身材料的吸波机理。

金属粉体（如铁、镍等）随着颗粒尺寸的减小，特别是达到纳米级后，电导率很低，材料的比饱和磁化强度下降，但磁化率和矫顽力急剧上升。粉体在细化过程中，处于表面的原子数越来越多，增大了纳米材料的活性，因此在一定波段电磁波的辐射下，原子、电子运动加剧，促进磁化，使电磁能转化为热能，从而增加了材料的吸波性能。

纳米隐身材料的研究前景展望

（1）宽频化。目前的反雷达探测隐身技术主要是针对厘米波段雷达，覆盖的频率段有限。而近年来随着先进红外/紫外探测器的发展，米波段雷达、毫米波段雷达等新型先进探测器的相继问世，给原有的隐身手段提出了新的严峻挑战。这就要求隐身材料具备宽频带吸波特性，即用同一种隐身材料对抗多种波段的电磁波源的探测。

 

图注：中国JY-26远程相控阵雷达，近年来随着米波段雷达、毫米波段雷达等新型先进探测器的相继问世，给原有的隐身手段提出了新的严峻挑战，这就要求隐身材料具备宽频带吸波特性

 

（2）复合化。根据目前吸波材料的发展状况，一种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术所提出的“薄、轻、宽、强”的综合要求，因此需要将多种吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳隐身效果。

（3）低维化。人们为探索新的吸收机理和进一步提高吸波性能，已经日益重视研究纳米颗粒、纤维、薄膜等低维材料。研究对象集中在磁性纳米粒子、纳米纤维、颗粒膜与多层膜等方面，是隐身材料发展中极具潜力的一个方向。

（4）智能化。目前在航空航天领域内，智能化材料正得到越来越广泛的应用，如现在正处于实验室或初步应用阶段的飞行器自适应蒙皮技术，就要求蒙皮材料对气流的流态做出响应，以自身形变调整与气流接触面的形状，达到最适应当前气流流态的效果。

结语

尽管目前工程化研究仍然不很成熟，同时也因受到保密制度的制约，使得实际应用未见报道，但纳米隐身材料已成为隐身材料中重点研究方向之一，今后的发展前景一片光明。而其应用于实际产品后，也将对各国的政治、经济、军事等多方面产生巨大影响。