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钆-铁氧体复合吸波粉体材料与雷达吸波涂料的研制

可行性研究报告

一、总论

项目的主要内容及技术原理简述

（一）

隐身技术是指在一定探测环境中控制、降低各种武器装备的特征

信号，使其在一定范围内难以被发现、识别和攻击的技术；用于隐身

目的的材料称为隐身材料。目前飞行器隐身技术主要存在两种发展趋

势，一是发展高性能隐身飞行器，其雷达散射截面RCS≤0.01m2（要

综合运用外形技术和雷达吸波材料RAM（RadarAbsorbing

Material）技术）；二是准隐身飞行器，RCS为0.5~2m2。

隐身材料按其吸波机制可分为电损耗型和磁损耗型。电损耗型隐

身材料包括SiC纤维，金属短纤维，SiC粉末，钛酸钡陶瓷体，导电

高聚物，导电性石墨粉等；磁损耗型隐身材料包括铁氧体粉，羟基铁

粉，超细金属粉或纳米相材料等。雷达波隐身材料又分为雷达吸波材

料和雷达透波材料，在减小雷达散射截面积方面，透波材料所起的作

用不大，主要是使用雷达吸波材料。雷达吸波材料能吸收透射到它表

面的电磁波，并将其能量转化为热能消耗掉。实现目标隐身，方法主

要是外形隐身技术和材料隐身技术。外形隐身技术难度较大，容易使

目标的结构性能劣化，而采用隐身材料技术相对简单易行。以其成型

工艺和承载能力可分为结构型和涂层型。结构型吸波材料具有承载和

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减小电磁波反射双重功能，已得到广泛应用；而涂层型材料因其工艺

简单，使用方便，容易调节而受到重视。

吸波材料作用机理研究：电磁波通过介质时，电场强度E和磁

场强度H的振幅随传播方向而衰减，其电磁特性可用复介电常数ε

和复磁导率μ表征。电磁波能量的衰减与通过介质时磁损耗与电损耗

有关。介电常数虚部ε”或磁导率虚部μ”越大，对电磁波的衰减越大。

电磁波传播过程中，在介质界面上将产生反射。在军事上，易为雷达

探测，在无线通信、电视接收方面，产生信号重叠。

吸波材料吸收电磁波的机理：首先，吸波材料本身应具有电磁波

衰减特性，应使进入材料内部的电磁波能量迅速衰减。这就要求材料

应具有足够大的介电常数虚部与足够大的磁导率虚部；同时，应使入

射电磁波能最大限度地进入吸波材料内部而不在其前表面上反射，即

材料应具有匹配特性。另一方面，利用电磁波在不同介质界面上的多

次反射机理，使入射电磁波在材料内部不同介质界面上多次入射和反

射，从而可以大大提高吸收效率。

吸波材料一般由基本材料与损耗介质复合而成，其中损耗介质的

性能、数量及匹配选择是吸波材料的重要环节。根据吸波机理的不同，

吸波材料的损耗介质可以分为电损耗型和磁损耗型两大类。

电损耗型：包括导电性石墨粉、碳化硅粉末或碳化硅纤维、特种

碳化硅、碳粒、金属短纤维、BaTiO3陶瓷及各种导电性高聚物等，

其主要特点是具有较高的电损耗正切角，依靠介质的电子极化或界面

极化衰减来吸收电磁波。电损耗型吸波材料的有效厚度与电磁频率有

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关，尺寸在cm～dm级。

磁损耗型：包括各种铁氧体粉、羧基铁粉、超细金属粉和纳米相

材料等，具有较高的磁损耗正切角，依靠磁滞损耗、剩磁损耗、畴壁

共振、涡流损耗及共振损耗等磁极化机制衰减，即电磁波能量的衰减

主要来自磁损耗。磁损耗型吸波材料的厚度远远小于电损耗型，尺寸

在mm级。

目前广泛使用的吸波材料是铁氧体。铁氧体作为吸波材料，主要

特点是吸波效率高，吸波层厚度远远小于电损耗型材料。铁氧体吸波

材料是研究较多而且比较成熟的吸波材料，由于吸波性能优良，价格

低廉，一直受到重视，至今仍是雷达吸波材料中的主要成分之一。按

微观结构的不同，铁氧体有三种基本晶型：六角晶系磁铅石型（W型），

立方晶系尖晶石型和稀土石榴石型。W型六角晶系磁铅石型铁氧体

具有较好的吸波性能，吸波性能优于尖晶石与石榴石型铁氧体。印度

研制了钡基六角晶系铁氧体吸波材料用于飞机隐身。

铁氧体材料的制备一般采用粉磨－烧结法，生产效率高但制得的

产物颗粒尺寸较