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高温吸波材料
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摘要：本文论述了常见的石墨、乙炔炭黑吸收剂、碳纤维和碳化硅高温吸收剂的性能和应用概况，重点论述了碳化硅纤维、纳米碳化硅吸收剂处理方法和性能。综述了高温吸波材料的研究及应用概况。实现隐身的技术途径主要有两类：一是通过外形设计尽量减少雷达波散射截面，但因受到战术技术指标和环境条件的限制，进行理想设计有相
当大的难度；二是应用吸波材料。因研制吸波材料则较为容易，且易于实施，所以吸波材料研究成为隐身技术中的研究热点。由于高温吸波材料仅仅依靠材料的电损耗来吸收电磁波，故其吸波效率远低于磁性吸波材料，这就要求高温吸波材料具有较大的厚度。
关键词：高温，吸收剂，吸波材料
1.概述
通讯技术和电子对抗技术的迅速发展对吸波材料的吸波性能要求越来越高，一般传统的吸波材料已难以满足需要。目前美、日和西欧国家在电磁波吸收材料研究和应用上处于领先，虽然主要涉及军事应用，在民用领域已分别研制出了毫米厚度电磁波吸收体。最先进的吸收材料是美国在隐身飞机上的电磁波吸收涂料，可以在较宽的频带内使雷达波的反射降低7～10dB。我国的吸波材料和电磁波分析开始于20世纪80年代，90年代中后期进入发展阶段，基本上处于跟踪国外和探索阶段。总体上吸波材料和电磁波吸收体的理论分析和应用分析目前还没有形成成熟的理论。根据对电磁波吸收机理的不同，吸波材料主要可分为电损耗型(如石墨粉、导电高分子、碳化硅、碳纳米管等)和磁损耗型(如铁氧体粉、磁性金属粉、磁性纤维等)两大类。迄今为止，对铁氧体、金属粉末等粉类吸波材料已进行了较深人的研究，但粉类吸波剂普遍存在密度大、单位厚度吸收率低等缺点，新型吸波材料则要求满足“薄、轻、宽、强”等特点。若考虑严苛条件(如高温、氧化和腐蚀等条件)则对吸波材料有更高的要求。目前巡航导弹、地地导弹和空空导弹的速率已达到5马赫以上，未来空天飞机的运行速率更是接近l0马赫，这就对经受强烈气动加热的电磁窗口材料提出了耐高温的要求。在气动加热温度超过l000℃以上情况下，聚合物和金属材料因为化学分解和强度下降等因素已经不能满足吸波材料的使用要求(整体性、高温强度、耐烧蚀性、吸波性能)，因此国内外主要针对碳和陶瓷材料及其复合材料作为超高温耐烧蚀吸波材料的研究。本文对最近报道的>1000℃耐高温碳基和陶瓷基吸波材料进行了回顾，同时对在纳米技术、静电纺丝技术等研究中发现的新型碳基或陶瓷基耐高温材料应用为电磁吸收材料进行了展望。
2.高温吸波材料的选择
纵观国内外现状，目前新型吸波材料主要是缺乏基础原材料。在设计、合成和制备新型耐高温电磁波吸收剂方面，是国内外研究的热点，力求为电磁吸收材料提供宽频、轻质、高强、易加工、具有温度稳定性的吸收剂。手征性材料，比如螺旋形碳纤维，因兼具手性强化吸收、电损耗和各向异性特性，同时密度小、强度大和耐高温(吸收性能随温度变化很小)，得到研究者的关注，如Gifu大学和北京化工大学赵东林等就研究了在3.76-18GHz反射率小于-10dB的宽频带吸波螺旋碳纤维。但本征性手性材料较难制备，现在基本处于设计制备结构型手性材料上，这也限制了这方面的应用进展。导电高分子因质轻、加工性好(成型方便)、性能可设计和品种多而受到广泛研究，有可能设计成飞机“灵巧蒙皮”。近几年研究比较多的导电高分子材料有聚苯胺、聚吡咯、聚(亚苯基乙烯)和二茂铁配位高分子叫等。但导电高分子的问题在于性能稳定性差、耐热性低和不耐老化，目前还没有达到实用阶段。由于绝大部分磁性吸收剂(如磁性氧化铁、铁粉等)居里温度偏低，在高温下失去吸波性能，因此磁性吸波材料一般只能用于中常温电磁波吸收。在传统的高温材料如金属不能发挥作用时(如>l000℃的应用环境)，高温隐身或高温吸波材料必须采用碳、陶瓷材料及其复合材料，其优点是高温力学性能好(熔点2000度以上、蠕变小)、密度低(约为铁的1/4—1/3)、吸波性能稳定(电阻型吸波且电阻随温度升高较稳定，无电磁损耗衰减和屈服效应)，还可以有效地减弱红外辐射信号；其中碳化硅基陶瓷是制作多波段超高温吸波材料的主要组分。
3.和碳化硅基吸波材料
碳和碳化硅基陶瓷材料是目前研究最多的耐高温吸波材料。据报道，美国已经研究出了SiC纤维增强玻璃陶瓷基复合材料，应用在Fll7隐身飞机的尾喷管后沿，能够承受l093℃的高温。国防科技大学纠和西北工业大学等高校也进行了此类研究。为了克服碳化硅陶瓷没有磁损耗、吸波频宽较窄的缺点，国防科技大学陈志彦等采用低分子量聚硅烷(LPS)和二茂铁合成出聚铁碳硅烷(PFCS)，可制得电阻率低至10-2Ω.M的Si—C—Fe一0纤维，这种含铁粒子的碳化硅纤维将是很好的高温宽频电磁波吸收材料。如果能够优化铁粒子的含量和分布状态，并且形成批量制备能力，含铁碳化硅材料将对我国开发超高温吸波材料提供