一维光子晶体兼容隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构材料,具有光子禁带和光子局域两个独特的特性,其处于光子禁带内的电磁波被禁止传播呈现出高反射,与光子局域频率相对应的电磁波则会透过光子晶体。光子晶体的出现为多波段兼容隐身材料提供新的设计思路。分析一维光子晶体在多波段兼容隐身领域的优势,并且介绍光子晶体在多波段红外隐身材料、激光/红外兼容隐身材料、雷达/红外隐身兼容材料、可见光/红外兼容隐身材料等方面的研究进展。     

基于光子晶体技术的红外隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构功能材料,其光子禁带对入射电磁波具有高反射率,能够有效改变目标的辐射特性,降低目标在红外波段的可探测性,是未来红外隐身技术的重点发展方向。为理清光子晶体红外隐身材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外辐射特性调控、光子禁带的展宽、多波段兼容技术、变发射率自适应隐身技术等方面的应用进展进行梳理和总结,并对新一代光子晶体红外隐身材料技术发展进行了展望,以期为光子晶体红外隐身材料对宽频隐身、多波段兼容、可逆的动态调整等的需求提供一定的解决思路。     

三维光子晶体红外隐身材料特性

随着红外探测技术的飞速发展,红外隐身材料的研制与应用在世界各国受到强烈关注。光子晶体凭借其带隙的可调控性脱颖而出。利用带隙处于红外波段的光子晶体作为表面涂层材料能够有效改变目标的红外辐射特性,实现红外隐身。利用理论和实验验证相结合的方法,对基于胶体基元自组装技术制备蛋白石型光子晶体红外隐身材料进行研究,为新型红外隐身材料的发展提供理论指导和技术支持。根据布拉格衍射定律分别确定带隙处于红外探测仪和红外夜视仪的检测波段（3～5 μm和8～14 μm）的光子晶体胶体基元直径范围,并通过分散聚合法合成1～2.21 μm单分散性良好的聚苯乙烯胶体基元。对垂直自组装法、重力沉降法和层层自组装法3种常用的胶体基元自组装方法进行研究,提出一种恒温水浴烘培法。研究结果表明,采用该方法得到的光子晶体结构规整,带隙范围内红外透射率从80%可降至25%,红外热成像仪测试显示对60 ℃的背景材料红外隐身效果好;该方法具有实验设备和工艺简便、耗时较短（仅3 h）、适用微球种类多、阵列规整有序等优点。     

一维介质光子晶体用于雷达隐身技术的研究

为解决机载/弹载雷达舱隐身问题,文中采用特征矩阵法计算了含缺陷的一维光子晶体电磁特性,主要研究了在一维周期结构的光子晶体中引入缺陷对电磁波透过率的影响。研究发现,通过改变缺陷的材料以及缺陷的尺寸均能够对缺陷模的电磁特性进行控制,这就为将含缺陷的一维介质光子晶体应用于雷达隐身提供了理论支持。     

周期性结构材料在隐身中的应用

随着加工技术的进步, 越来越多的新材料出现在人们的面前, 一些周期性结构材料具有传统材料不具备的特殊性能. 分别介绍了频率选择表面、光子晶体、声子晶体和超材料这四种周期性结构材料, 并阐述了它们在隐身中的应用.     

温敏光子晶体结构色调控

为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求,设计了一种具有环境自适应性,制备涂装简单,制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为132 nm、205 nm、 275 nm、 300 nm的聚苯乙烯微球,并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺水凝胶与聚苯乙烯三维光子晶体相结合,制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式,通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明,光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应,在视觉伪装方面具有一定的应用前景。     

多波段兼容伪装方法的分析研究

多波段兼容伪装是未来伪装技术发展的方向,但每增加一个伪装波段,都对兼容伪装的实现带来了很大难度。介绍单波段伪装的作用机理及相关要求,并分析多波段伪装的几种常用方法。设计了两种新型的光子晶体薄膜伪装结构。     

新型红外／雷达兼容隐身复合材料的设计

阐述了红外和雷达隐身材料的隐身原理及种类，综述了红外／雷达兼容隐身材料的隐身原理及研究现状，并提出一种新型红外／雷达兼容隐身材料的结构．     

瑞典宽频谱坦克隐身材料

瑞典迪亚布—巴拉库达公司研制成功的坦克隐身材料可隐蔽坦克车辆,使它不被红外探测器和雷达发现。该材料不仅在可见光、红外波长范围内,而且在雷达发射的电磁波长范围内,都具有良好的隐身效果。这种材料目前已申请专利。材料与结构材料该公司研制的坦克隐身材料由吸收和反射电磁波的两种材料组成。吸收电磁波的材料主要采     

红外隐身涂层在导弹上的应用

红外隐身涂层是实现导弹红外突防的一种有效方法,可提高武器的生存率和战斗力。文章简述了红外隐身涂料的种类、基本特性和涂料实现隐身的两种途径,详细分析了涂层厚度、涂层衬底、涂层颗粒度和温度等主要因素对导弹隐身性能的影响。红外隐身涂料与雷达吸波材料的复合体以及纳米薄膜隐身材料将成为隐身涂层的发展趋势。     

小型涡轮发动机红外隐身技术

对红外隐身技术在小型涡轮发动机上的可行性进行了分析,适合小型涡轮发动机红外隐身技术有:采用涡扇发动机、异型喷管、壁面冷却技术等。对小型涡轮发动机红外隐身设计需要突破的低损失高效掺混技术、壁面冷却设计技术、红外隐身效能评估等技术进行了论述,以实现集气动、红外、结构一体化隐身喷管设计。最后对小型涡轮发动机红外隐身技术发展趋势进行了阐述。     

基于超表面的电磁波调控隐身技术研究进展

超表面可以对电磁波的传输进行灵活调控,在隐身等领域具有广阔的应用前景。从超表面的基本概念出 发,阐述超表面的设计原理,从隐身技术的角度,总结反射型超表面和绕射型超表面的机理及研究进展。对超表面 的应用局限进行探讨,并对今后的发展趋势进行展望。该研究可为超表面领域相关研究提供指导参考。     

基于WKB方法的闭式等离子体厚度分析

基于WKB方法,对均匀非磁化闭式等离子体的厚度进行分析。分析了闭式等离子体吸收效果与等离子体碰撞频率的关系。根据雷达现实使用情况,详细研究了X、C、S三个特征波段在不同的电磁波减缩效果下等离子体厚度与等离子体频率以及等离子体电子数密度的关系,得到了各种情况下的关系曲线。结果表明,通过调节等离子体电子数密度可以改变各波段不同隐身效果下的等离子体厚度。对比了电子数密度分布不均匀时的情况,数值算例表明,相同隐身效果下,均匀分布的等离子体厚度与线性分布情况相近,大于抛物线分布时的厚度。     

红外隐身技术与隐身涂料的发展

介绍了国外红外隐身技术与隐身涂料的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展红外隐身技术与隐身涂料的优势和重要性,重点探讨了几种红外隐身技术与隐身涂料的性能及其特点,最后论述了红外隐身技术与隐身涂料的发展动向与分析.     

隐身飞机散射特性综合分析研究

介绍了隐身飞机的电磁理论建模和缩比模型的实验室测量研究方法，基于测试讨论了不同频段下隐身涂覆和隐身吸波结构的隐身效果。利用二维高分辨成像及散射中心提取技术综合分析了隐身飞机的散射特性，定量地给出了部分分析结果。     

结构型吸波材料隐身特性的优化设计算法研究

应用有限元数值计算方法结合吸收边界条件 ,对结构型吸波材料的隐身特性计算进行了算法分析研究和程序设计 ,提出了结构吸波材料参数优化设计概念及优化目标函数形式 ,并应用序列二次规划算法 ,对二维单层结构型吸波材料的电磁参数进行了实例优化设计 ,对结构型吸波材料的设计和实验有理论指导意义。     

柱形光子晶体波导中偏振光的传输模式和禁带特征

利用光波在一维有限周期柱型光子晶体波导中径向受限的条件,推导出TE波和TM波2种偏振光在一维有限周期柱型光子晶体波导中各个传输模式满足的关系式。研究了各个传输模式的特征,计算出TE波和TM波传输各模式的禁带随周期数、模式量子数、圆柱半径以及入射角的变化规律,得出了一维有限周期柱型光子晶体波导中TE波和TM波各传输模式带隙的结构。     

隐身技术在坦克装甲车辆上的应用

重点论述了雷达隐身技术、红外隐身技术、可见光隐身技术和声波隐身技术等在坦克装甲车辆上应用的现状,并结合国外发达国家对隐身坦克装甲车的研制情况,提出了坦克装甲车辆隐身设计的新思路.