空间辐射克星又放大招,俄罗斯新型吸波材料能吸收95%的雷达电子辐射

材料前沿洞悉 2023-04-28
2164 字丨阅读本文需 6 分钟

随着电子设备功率密度的提高,电子器件的电磁兼容问题日趋严重,兼具屏蔽功能特性的吸波材料成为解决该问题的新趋势。这种材料被称为空间辐射克星,近日又有消息称该材料将被应用在制造飞行器零件,能吸收95%的雷达电子辐射,究竟是怎么一回事我们就一起来看看吧!

吸波材料是什么

1、吸波材料的材质

吸波材料是指可吸收、衰减空间入射的电磁波能量,并减少或消除反射的电磁波的一类功能材料,一般由基体材料和损耗介质复合而成。通过小的极性分子,吸收消耗掉微博的能量。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率铁氧体引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。

电磁波在材料里感应产生电流,电流在材料内部传输受阻而转化为内能。电导率越大,载流子引起的宏观电流越大(电场引起的电流和磁场引起的涡流)有利于电磁能转变为热能。

吸波材料主要以铁氧体为基材的屏蔽膜,它主要功能以吸收耦合电磁波防止电波的叠加,消除智能电子系统内的多余电波,可将吸波材料裁剪成型,并贴复在触摸板背面或排线上抗电磁干扰EMI优化触摸屏的性能。

2、吸波材料原理

吸波材料原理是以磁性微波吸收剂为主体,把电子设备的电磁波以绝缘损耗、磁损耗和阻损耗等方式转换成热能来达到降低电磁辐射的作用,具有高导磁率、可选择频段宽等特点,并可针对特定频段定向开发。

吸波材料在10MHz~6GHz范围内具有良好的吸收特性,可避免二次反射造成的电磁干扰或泄漏。产品主要为吸波贴片类型,也可根据客户需求加工成各种形状。吸波材料可用在笔记本电脑、手机、通讯机柜等的电子设备腔体内部。

吸波材料对电磁波吸收效果好,吸收频率宽,可根据客户要求频段进行客户化定制产品,厚度薄性价比高,用途及适用范围广泛。

3、分类

按磁损耗按吸波材料分类有:碳系吸波材料(碳纳米管、磁性石墨烯综合性能优异,应用普及率不断提升)、铁系吸波材料(铁氧体吸波材料吸收频段范围宽、吸收效率高,应用范围较广)、陶瓷系吸波材料(耐高温、高强度、低膨胀,军事用途广)。

吸波材料的应用

吸波材料主要应用领域包括通讯领域防电磁干扰和军工领域飞机、雷达等设备隐身。目前飞机、导弹、舰船等许多装备都可以通过降低雷达截面和减小自身的红外辐射实现隐形,通过对电磁波反射假信号,可以使高灵敏机载雷达假截获或假跟踪。而5G电磁波应用频谱从米波拓展至毫米波也大大增加吸波材料的需求。

理想的吸波材料,需要满足厚度薄、密度小、频带宽、吸收强等特点,但目前的情况来看,吸波材料研制方面还是有部分欠缺的,并且在某些场景中应用会有一定的限制。

目前有一款新型的吸波材料,是TMA-Z Series这款系列的产品,这是由多种组合而成的材料,采用的工艺是溅镀方式直接成型,这种工艺较为环保安全,获得片材的一致性高,且易多种材料层层复合。进行材料的多元复合或配合结构设计,以便调节电磁参数,使之尽可能在阻抗匹配条件下,利用不同物质对不同频率电磁波的吸收而达到强吸收和宽频效应。

这款吸波材料表层还有一层金属薄膜,能够起到一定的电磁波能量反射,形成多次反射吸收,入射波可以通过在吸波材料背面安装金属板来达到透射波最小,对于抑制EMI辐射干扰效果更好。

从吸收损耗方面来看,吸波材料越厚,吸收损耗越大;吸波材料的磁导率越高,吸收损耗越大;吸波材料的电导率越高,吸收损耗越大;被屏蔽电磁波的频率越高,吸收损耗越大。

吸收95%的雷达辐射,助力苏75起死回生

日前,俄罗斯电子公司声称已经开发出一种新型的雷达吸波材料,能够极大提升俄罗斯飞机的雷达隐身能力,大约可以吸收95%的雷达波。这种玻璃纤维材料,据称比中国和美国的隐身涂层技术有“价格优势”,而且维护的技术和成本都低得多。据俄罗斯国家技术集团称,试验样品已成功通过了所需工厂初步试验,并取得重要技术参数。

同样是前不久,央视曾报道我们在吸波材料方面的一些努力,公布了部分柔性吸波材料,涂层吸波材料,以及纳米微构造的能量吸波材料。这些吸波材料显然与F22与F35的不一样。

F22是通过铁氧离子消耗掉电磁波的能量,再利用电导率和导热性最强的银金属处理缝隙对“雷达散射截面积”的影响。这样F22的的吸波材料不但能吸收电磁波,还能阻挡雷达波穿透与反射。但是这样的材料化学与物理特性都不稳定,维护保养很困难,F35尽管在上面加了一层新的涂层,但从F35C的状态来看,还未从根本解决这个问题。

俄罗斯采用的是玻璃纤维吸波材料与以上所有吸波材料不一样。以上的材料材料主要是通过各种技术手段去消耗掉电滋波的能量,从而使电磁波失去反射能力或能量衰减让雷达捕捉不到目标。玻璃纤维则是让电磁波自由射入,再通过玻璃纤维对电磁波的通过性将电磁波导向飞机的不同方向射出,从而让雷达捕捉不到目标。这种隐身方式更类似于飞机的外形隐身,它就是让雷达波的回波不按原方向返回。

据报道,俄罗斯的这种新型材料造价低廉,如果得到大范围应用那么俄罗斯飞机的隐身性能将得到巨大提升,在未来的空战之中会取得巨大的战术优势地位。或助力苏75起死回生。

苏57尽管也能获的这种材料,但是它的直通式的进气道设计将发动机风扇叶暴露在雷达前,而这种材料显然是无法用在发动机风扇叶上的,因此受益最大的将是苏75。

苏75项目由于得不到外来的投资,该项目很可能处于停摆状态。由于俄罗斯在电子技术上的相对落后以及西方的封锁,实际上该项目对许多国家缺乏吸引力。但是如果俄罗斯的新型吸波材料真能达到95%吸波率,那么将是一招鲜,吃遍天!因为就目前来说,可能只有能量吸波技术能达到这个水平,但是能量吸波技术造价贵,而且需要占用发动机的部分功率,这实际上是在牺牲战斗机的其它能力来成就隐身,因此,俄罗斯的这种玻璃纤维材料在这方面具有很大优势。

文章来源: 家春秋管中窥豹,韭研公社,韬略科技EMC,诺丰NFION导热硅胶片

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