纳米技术结课论文.docx

浅谈纳米技术在隐身材料制备方面的应用摘要: 在人类发展的历史中,隐身的人类长久以来的一个大胆而美好的创想,但受限于我们的认知和科技的水平,对于隐身方面的研究还仅仅只是存在于人们天马行空的想象中而很少能付诸实践。但 20 世纪以来,科学技术在各方面都取得了长足的进展,在隐身材料制备方面的也取得了不小的成就。本文将从目前比较先进的纳米技术入手讨论其在纳米隐身材料制备方面的应用,通过介绍纳米隐身材料的特性和吸波机理,以及国内外纳米隐身材料的研究进展情况,并对纳米隐身材料今后 的发展方向进行了展望 。关键词:纳米技术;隐身材料;吸波机理;发展展望一、 研究背景与意义:随着电子科技的迅速发展,雷达,毫米波,红外,激光,声波等探测技术趋于成熟,使得未来战场上武器系统特别是一些大型的作战武器 ,如飞机 、坦克、导弹、舰艇等所面临的威胁日益增加 。为了提高在战场上的生存能力 、防御能力和攻击能力的隐身技术普遍受到了世界各国的高度重视。在二战期间,各国为了降低特征信号以提高飞机生存能力强烈需求的推动下纷纷开展隐形材料的制备,并取得一定的成就,像美国 F-117 A“夜鹰”隐形飞机的诞生。隐身技术的发展关键在于隐身材料技术的发展 。现代化的战争对吸波材料的性能提出了越来越高的要求,一般传统意义的吸波材料已经很难满足薄、轻、宽、强的综合要求 ,各国都在积极开发新型的吸波材料。纳米隐身材料是目前隐身材料研究中一个非常活跃的热点,纳米材料具有很多与众不同的特异性能,主要表现为具有纳米尺 寸效应 、宏观量子隧道效应 、界面效应、纳米非均匀性等特点,使其在光、电、磁等物理方面具有独特的性质,可导致微波的高磁导率、高磁损耗,实现微波的宽频带强吸收,而且具有兼容性好、质量轻、厚度薄等特点,是一种具有很大发展潜力的新一 代隐身材料 。二、 纳米技术的材料特性及吸波机理::纳米材料是指材料组分的特性尺寸在纳米量级(1~100nm)的材料,纳米隐身 材料是指以磁性纳米材料或结构为主体构成的一种复合型隐身材 料,由于结构和组成的特殊性,纳米隐身材料具有一些独特的特,主要体现在以下几个方面 :( 1 ) 特性尺寸在 1~l00 nm 之内,低于微波频段趋肤深度,可以避开趋肤效应的制约 。( 2 ) 磁性金属纳米材料具有高饱和磁化强度及形状各向异性,其微波频段的磁导率和磁损耗可比磁性金属微米颗粒吸收剂高 2 个 以上等级,该特点可使纳米隐身材料具有大幅度的提高低频段吸波性能的潜力 。( 3 ) 通过调整吸波材料的成分、组成、结构等可进行微波电磁谱频率响应特性调控,这为设计宽频隐身材料提供了可能性 。( 4 )磁性金属纳米材料与电介质复合组成周期或准周期结构,并出现大量界面,通过结构和成分的优化设计,使阻抗由表及里渐变,可实现阻抗匹 配 。2、 吸 波 机 理:当材料粒子尺寸在纳米级时,量子效应使纳米的电子能级发生分裂,分裂能级间隔正好处于与微波对应的能量范围(1 0^-2 ~10^-5e V)内,从而导致新的吸波效应 。同时由于比表面积大、表面原子比例高 、悬挂键增多,因而截面极 化和多重散射成为重要的吸波机制。另外,磁性纳米粒子具有较高的矫顽力, 可引起大的磁滞损耗 ,以上吸波机理尚需进一步完善和深入研究 。三、 纳米隐身材料举例:1、隐身斗篷:美国科学家用硅纳米材料制造了