涂覆型隐身材料成分、制备工艺、维护及发展趋势分析

隐身材料的薄型化和轻量化日渐成为发展趋势。

雷达隐身涂层是具有电磁波吸收功能的涂料，这类材料一般是由吸收 剂和基体材料两部分组成。常用的吸收剂剂在自然状态下是粉体，经 过和基体的加工作为涂层涂覆在受保护对象上，制备工艺简单，易操 作，成本低，适用于复杂外形，目前几乎所有的隐身武器都使用了涂 覆型吸波材料。 按照材料的电磁损耗机理的不同，雷达吸波材料可分为磁损耗型和介 电损耗型两类。 磁损耗型吸波材料是通过控制添加的磁性吸收剂来获得较高的吸波 性能，这类材料一般使用金属铁微粉、铁氧体、羟基铁、铁丝纤维等 具有磁性的材料作为吸收剂，主要通过磁极化作用衰减吸收电磁波， 一般磁损耗型吸波材料的吸波频带相对于介电损耗型吸波材料较宽， 并且吸波效果较好，但缺点是密度较大，质量较大，高温性能差。

介电损耗型吸波材料是以各种介电损耗吸收剂为主体，通过调节吸收 剂含量、成分以及填充剂种类而制备得的一类吸波材料，通常采用石 墨粉、碳纳米管、碳纤维、钛酸钙、钛酸镁、钛酸钡，尖晶石、氧化 锌、导电高聚物等电介质材料作为吸收剂。对于介电损耗，一般被认 为是由介质的电导率所产生的漏电电流所引起的损耗。通常介电损耗 型吸波材料的吸波频带较窄，但是对高频率的雷达波吸收效果较好， 密度小，质量小。 耐温隐身涂层：武器装备需要隐身的部位按照工作温度来划分，可以 分为常温和高温两类，高温部位例如战斗机、巡航导弹等空中武器装 备的尾喷管、鼻锥帽、机翼前沿等部件工作温度可达到 700℃甚至 1000℃以上，对雷达波反射较强，是影响新型武器装备隐身性能的重 要因素。隐身涂层材料根据使用温度范围的不同通常分为常温隐身涂 层和耐温（中/高温）隐身涂层。 耐温隐身涂层由于使用环境苛刻，存在内应力大、附着力不理想、抗 热冲击性能差、施工维护困难、增加飞行器自重、高温寿命短等问题， 一直是制约武器装备隐身技术发展的技术瓶颈。

因为绝大部分磁性吸收剂居里温度较低，在高温下会失去磁性，从而 失去吸波性能，因此磁性吸波材料一般只能用于武器常温部位的隐 身。武器高温部位的隐身必须采用电损耗型吸波材料，一般为陶瓷吸 波材料，其吸收剂为陶瓷吸收剂，研究较多的主要是碳、碳化硅、氧 化锌吸收剂，目前主流应用仍为碳吸收剂。碳材料具有密度低、耐高 温、来源广泛等特点，作为高温吸波材料受到广泛关注。 碳化硅熔点高达 2840℃，氧化后可生成致密氧化硅保护膜，高温稳定 性优越，且本身为半导体，介电性能可调。SiCf/SiC 陶瓷基复合材料 是指在 SiC 陶瓷基体中引入 SiC 纤维作为增强材料，具有电性能可调、 高温抗氧化、断裂韧性高、高强度、低密度等特点，是最有前途的高 温结构吸波材料之一。

雷达红外兼容隐身涂层：实现红外和雷达隐身兼容有两种方式，一是 研制一种材料，使其具有微波高吸收、热红外低辐射的性能，这种单 一型材料主要有导电高聚物、纳米材料和掺杂氧化物半导体等；二是 分别研制高性能微波吸收材料和热红外低辐射材料，然后将二者复合 实现红外和雷达隐身兼容，如考虑把红外低发射率层作为外层，雷达波高吸收层作为内层形成一种雷达与红外兼容的双层复合结构。

隐身涂层制备过程主要包括零部件预处理，隐身材料制备、涂覆、热 处理以及性能测试，需要运用定制化开发的生产设备及特定的生产工 艺将材料直接制备并涂覆在客户零部件表面。 近年来，制备隐身涂层材料的主要工艺包括物理涂覆、化学镀、物理 气相沉积、热喷涂和溶胶-凝胶技术等。 物理气相沉积技术是指在真空条件下，采用物理方法，将材料源固体 或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气 体（或等离子体），在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术， 不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚 合物膜等。

关于生产设备，华秦科技招股说明书提到：对于隐身涂层材料及防护材料，客户将相关零部件发运至公司后，公司运用定制化开发的生产 设备及特定的生产工艺将特种功能材料直接制备并涂覆在客户零部 件表面，从而在客户零部件表面形成特种功能材料涂层，提升客户零 部件的隐身能力或防护能力，在此过程中即完成了公司产品的生产。 公司通过与国内专业的设备生产厂家进行合作，对设备生产厂家提出 包括设备尺寸、形状、机械机构运动方式、真空度等方面的定制化需 求，设备厂家生产人员与公司技术人员沟通确定设备设计方案后，由 设备厂家进行相关设备的生产。公司核心定制化设备的关键器件均可 由国内相关厂家生产，不存在依赖进口的风险。

吸波涂层被广泛用于飞机、舰船、导弹及其他武器装备。在武器装备 寿命期内的任何隐身涂层在贮存、运输和使用过程中，均会受到环境 因素的影响和作用，从而引起涂层变色、粉化、起层、开裂、附着力 下降等物理化学性能的变化和涂层隐身性能的波动。同时，在战场上、 平时训练等引起的隐身涂层的划伤、擦伤等机械损伤都会严重影响到 武器的隐身性能。涂层脱落部分使电磁波反射严重，从而会严重影响 到舰艇等武器装备的隐身性能。

美国 F-117 战机在初期，差不多 10 次出动中，飞机的隐身系统有 9次要进行大修。B-2 飞机 900m 2 表面的 95%涂覆一种具有不同厚度的 韧性隐身涂层，每次飞行后，都需要对其表面进行掉屑、划伤和腐蚀 等检查，且在两次飞行之间必须对损坏的蒙皮进行修理。因此，美军 高度重视雷达吸波涂层维修技术的研究，认为该技术对隐身武器装备 的作战效能、装备战斗力的形成与提高、甚至战争的胜负具有至关重 要的影响。

据佳驰科技招股说明书披露：由于隐身飞机等武器装备的使用环境较 为恶劣，在高速飞行后隐身材料容易发生磨损或脱落，任何细小损伤 都可能影响整体隐身效果，增大暴露风险，因此隐身武器装备在使用 过程中亦需经常性的维护；目前公司正在开展隐身维护产品的研制， 未来将用于隐身装备的维护工作。

隐身材料的薄型化和轻量化日渐成为发展趋势。武器装备薄型化和轻 量化可以为军事战备的应用带来诸多好处，隐身材料的薄型化和轻量 化有助于降低武器装备整体质量，可有效提升飞行器的航程和载荷， 对航空装备的意义尤为重大。目前，现有的隐身材料仍然存在厚度大、 质量高的问题，薄型化和轻量化是隐身材料的发展趋势。 如何将隐身材料应用于多种武器装备，如何适应各种环境也成为各国 研制隐身材料的重点考虑。武器装备所面临的战场环境恶劣，隐身涂 层的物理性能极为重要，如早期的 B-2 隐身轰炸机，每次飞行需要数 日的涂层维护工作，大大影响了作战效能。在现代战争中，隐身武器 装备除了面临探测威胁外，还可能受到腐蚀、雷击、核污染、高温、 碰撞等特殊环境，因此对隐身涂层提出了多功能的要求。目前美国和 俄罗斯等国家均已开展相关研究，并已陆续应用于弹头等武器装备， 多功能是隐身材料的重要发展趋势。 智能材料、纳米材料成为下一代隐身材料方向。尽管传统雷达隐身材 料已经取得了长足发展，但是随着反隐身技术的快速发展，传统雷达 隐身材料已无法完全满足新一代武器装备的隐身要求。为此，以智能 材料、手性材料、纳米材料为代表的新型吸波材料成为了下一代雷达 隐身材料的主要发展方向。