超材料吸(透)波隱身技術的研究與發展

發布日期：2022-12-12 14:48:06 點擊：

超材料是一種以亞波長結構單元為基本單元構成的人工復合結構或材料，具有天然材料所不具備的超材料物理特性。在長波長條件下，具有等效介電常數和等效磁導率，其電磁參數取決于其基本組成單元的諧振特性。

通過對人工智能結構進行單元結構模型參數的調節，可實現對超材料電磁參數、反射相位、透射相位、手征參數等的自由主義設計。因此，超材料發展具有一個很大的設計可以靈活度，在新型物理器件、天線系統、隱身材料等領域研究具有中國巨大的潛在應用企業價值。

隱身技術是現代軍事中具有巨大戰術價值和戰略威懾作用的一項技術。近幾年來，超材料在隱身領域的研究也受到了廣泛的關注，利用超材料不同的物理性質可以實現不同物理機制的隱身。

超材料吸(透)波隱身技術

超材料吸波隱身技術

電磁波吸波材料是武器裝備的重要材料之一，可以大幅降低飛行器的雷達散射截面積，從而提高其生存防御能力和總體作戰性能。吸波材料是指能吸收、衰減入射電磁波，并將電磁能量轉換成其他形式的能量而耗散掉，或調制電磁波使其因干涉相消的材料。超材料出現后研究人員將其引入雷達吸波材料結構體中，結合其損耗特性和頻率響應特性開展廣泛研究。

超材料吸波隱身技術的吸波機理是：在諧振和反諧振區域，標志材料損耗特性的復介電常數和復磁導率的虛部也達到了峰值，這意味著超材料會對電磁波表現出強烈的吸收特性，因而基于超材料可以設計出具有強吸波效應的吸收劑。

超材料既可以單獨作為吸波材料使用，也可以與傳統吸波材料復合，從而制備出滿足微波隱身“薄、輕、寬、強”要求的新型復合吸波材料。作為結構型的超材料，在作為隱身材料使用時，由于其工作頻率、介電常數和磁導率等電磁參數的易調節性，容易實現超材料的吸波層與自由空間的阻抗匹配，從而大幅度減少反射波強度罩。

超材料吸波結構按功能可以分為極化不敏感多角度入射型吸波材料、雙頻及多頻吸波材料、寬頻及超寬帶吸波材料以及可調諧型吸波材料。

超材料透波隱身技術

由于超材料的折射特性與傳統材料不同，人們更加關注從吸收波到控制電磁波衍射的隱身研究。電磁波的傳播特性與發射介質的折射率密切相關。如能人為調節介質的電磁參數，例如介電常數或滲透率，便可控制電磁波的傳播。然而，由于以前沒有負折射率材料，它不能使介質的參數不斷變化，以達到完美的控制效果。超材料的出現填補了這一空白，開創了一個新的低可偵測性技術時代: 利用這種精心設計的材料來包裹隱形目標，形成所謂的“斗篷”，可以控制電磁波的傳播，實現從“隱形”空間的外部，既不產生散射波，也不存在由于“陰影”吸收而引起的電磁波，從而實現完美的隱形。由于超材料的完美隱身機制是波穿透隱身，這需要特殊的材料本構參數，只有使用超材料才能實現，因此這種技術被稱為超材料的波穿透隱身技術，被稱為超材料時鐘，用于實現這種隱身技術的結構被稱為超材料時鐘。超材料透波低可偵測性技術與傳統吸波材料的電磁波吸收機理完全不同，是一種新的低可偵測性技術。