中國(guó)隱身材料行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)

• 2021年7月14日 HaoChenChong來源：互聯(lián)網(wǎng) 230 7
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我國(guó)在多頻譜隱身材料的研究起步稍晚，目前的隱身技術(shù)路徑仍以雷達(dá)隱身涂料為主，同國(guó)外有較大差距，尤其是在裝備的隱身技術(shù)上。

我國(guó)在多頻譜隱身材料的研究起步稍晚，目前的隱身技術(shù)路徑仍以雷達(dá)隱身涂料為主，同國(guó)外有較大差距，尤其是在裝備的隱身技術(shù)上。

目前國(guó)內(nèi)外研究較多的多頻譜隱身材料主要有:雷達(dá)與紅外兼容隱身材料、紅外與激光兼容隱身材料、紅外與可見光兼容隱身材料，以及覆蓋包括可見光、近紅外、遠(yuǎn)紅外和微波在內(nèi)的多波段隱身材料。

近幾年國(guó)內(nèi)又有許多研究機(jī)構(gòu)相繼對(duì)摻雜氧化物半導(dǎo)體材料進(jìn)行了研究，同時(shí)他們還研究了一些包覆金屬粉末的復(fù)合粒子結(jié)構(gòu)，提出一些夾層結(jié)構(gòu)多層膜結(jié)構(gòu)的復(fù)合隱身材料研究人員用多種填料增強(qiáng)聚丙烯，并通過熔融紡絲，研制出一種核殼雙組份纖維，他們研究了金屬的種類和含量改變時(shí)反射率的變化情況，結(jié)果表明含鋇鐵氧體、Mn-Zn鐵氧體、青銅填料的吸收劑表現(xiàn)出了良好的雷達(dá)吸收性能，10dB以下吸收帶寬為2.39GHZ。說明纖維外殼部分的鋁納米顆粒對(duì)吸波性能的影響非常有限并且在鋁含量為15%質(zhì)量分?jǐn)?shù)下紅外發(fā)射率達(dá)到最小值0.62。

在可見光和近紅外波段(波長(zhǎng)范圍為380-1200nm)偽裝涂料的光譜特性應(yīng)盡可能地與自然背景一致。特別是綠色偽裝涂料，應(yīng)能模擬自然植被的光譜特性，即要求涂料在此波段的反射光譜應(yīng)盡量能與綠色植物的反射光譜相吻合。自然背景的幾種綠色植物的反射光譜，曲線依次代表葉綠素的溶解液、淺草、樹木，以及普通軍綠色漆的平均值。

根據(jù)中研普華出版的《2021-2025年中國(guó)隱身材料行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)與投資研究咨詢報(bào)告》統(tǒng)計(jì)分析顯示：

第一節(jié) 全球隱身材料行業(yè)發(fā)展分析

一、2018年世界隱身材料行業(yè)發(fā)展分析

隨著探測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)上可能同時(shí)受到來自雷達(dá)、熱紅外、可見光及近紅外、激光等多頻譜、多波段偵察儀器的探測(cè)，因此適用于單一頻段的隱身材料將很難獲得進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用，而多頻譜兼容隱身材料有希望能滿足武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境中的需要。

實(shí)現(xiàn)材料多頻譜兼容隱身，總體來說有兩種思路:第一，將高性能微波吸收材料、紅外低發(fā)射率材料以及可見光偽裝材料形成夾層或多層膜等復(fù)合結(jié)構(gòu)，如?？紤]把紅外低發(fā)射率層作為外層，雷達(dá)波高吸收層作為內(nèi)層形成一種雷達(dá)與紅外兼容的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu);第二，研制一種微波高吸收、紅外低輻射、同時(shí)可見光近紅外能偽裝的一體化材料，如一些稀土納米材料、摻雜氧化物半導(dǎo)體、摻雜光子晶體等。

美國(guó)、德國(guó)、瑞典研制的多波段隱身材料已達(dá)到可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四波段兼容的水平，所開發(fā)的隱身涂料可以吸收雷達(dá)、紅外、毫米波，涂到被保護(hù)裝備上之后，最終形成的涂層僅使裝備厚度增加幾個(gè)納米，適用于任何材料和結(jié)構(gòu)。

二、2019年世界隱身材料行業(yè)發(fā)展分析

由于雷達(dá)與紅外是最主要的兩種軍事探測(cè)和制導(dǎo)技術(shù)，因此紅外-雷達(dá)兼容隱身材料在多波段兼容隱身材料的研制中開展得最早，是多頻譜隱身材料的一個(gè)研究熱點(diǎn)

雷達(dá)隱身是通過衰減吸收偏轉(zhuǎn)雷達(dá)回波等方法降低雷達(dá)散射截面積，使其在一定范圍內(nèi)難以被敵方雷達(dá)識(shí)別和發(fā)現(xiàn)的技術(shù)，而紅外隱身則是通過降低目標(biāo)紅外輻射強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)隱身。雷達(dá)吸波涂料要求高吸收率，低反射率;紅外隱身材料則要求低吸收率，高反射率。而基爾霍夫定律卻表明，一種材料的反射率越高，發(fā)射率就越低。所以隱身機(jī)理的截然不同，使得它們的性能要求相互制約。

早在上世紀(jì)80年代國(guó)外就已有部分研究者成功利用摻雜氧化物半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)/紅外的復(fù)合隱身。例如德國(guó)很早就有專利報(bào)道，把半導(dǎo)體材料三氧化二銦粉碎后和基料(漆、樹脂等)復(fù)合成涂料，然后通過涂層厚度和半導(dǎo)體粒度來調(diào)節(jié)吸收率和反射率，最后達(dá)到雷達(dá)和紅外的復(fù)合隱身效果。

三、2020年世界隱身材料行業(yè)發(fā)展分析

在紅外隱身涂料中摻雜半導(dǎo)體材料及低發(fā)射率顏料，并恰當(dāng)選擇半導(dǎo)體載流參數(shù)，可以使涂料同時(shí)兼顧可見光、紅外、激光復(fù)合隱身。目前效果較好的半導(dǎo)體材料為In03、InZ03、SnO2等，對(duì)于摻錫氧化錮的研究正在深入進(jìn)行中。

第二節(jié) 全球隱身材料市場(chǎng)分析

一、2020年全球隱身材料需求分析

國(guó)外對(duì)紅外隱身技術(shù)的研究，大體上可分為兩個(gè)階段：60年代后期至70年代末期為早期探索及概念研究階段，80年代早期至今為活躍的技術(shù)研究和發(fā)展階段。美國(guó)是研究紅外隱身技術(shù)最早的國(guó)家，其研究水平處于世界前列。美國(guó)許多研究機(jī)構(gòu)曾對(duì)紅外隱身的機(jī)理和材料進(jìn)行了深入的研究。美國(guó)在紅外隱身技術(shù)研究方面有了很大發(fā)展，但目前很難看到公開報(bào)道。當(dāng)前國(guó)外的紅外隱身技術(shù)主要包括紅外隱身涂料和低紅外發(fā)射率薄膜等。國(guó)外目前有代表性的熱隱身涂料發(fā)射率的報(bào)導(dǎo)數(shù)據(jù)大體接近0.5的水平。國(guó)內(nèi)自80年代開始在迷彩偽裝、熱紅外隱身和8mm波等單方面開展了研究，目前材料性能水平有了較大提高，部分產(chǎn)品的單項(xiàng)性能也接近國(guó)際先進(jìn)水平

常用的涂層紅外隱身技術(shù)，是在高發(fā)射率襯底表面涂覆一層低紅外發(fā)射率涂料，與其它高發(fā)射率表面構(gòu)成一種紅外迷彩，從而盡量打破目標(biāo)紅外圖像的幾何輪廓，降低目標(biāo)與周圍環(huán)境的熱輻射對(duì)比度，實(shí)現(xiàn)紅外隱身的目的。低紅外發(fā)射率的涂料通常由鋁粉、著色顏料和有機(jī)粘結(jié)劑復(fù)合而成，或由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成。美國(guó)國(guó)防材料研究所報(bào)告中指出:將鋁碎屑加入半導(dǎo)體、金屬氧化物和黑色顏料組成的涂料中，再以烯基聚合物、丙烯酸、氨基甲酸乙脂合成粘合劑，在8-14μm波段發(fā)射率可以達(dá)到0.4以下，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。國(guó)內(nèi)也有很多研究機(jī)構(gòu)己經(jīng)開始對(duì)這方面進(jìn)行研究。

可見光-紅外隱身材料指的是同時(shí)具有可見光和紅外兩種隱身性能的隱身材料。一方面，它要具有不同的顏色，可以利用自身顏色特征減少目標(biāo)與背景之間的亮度、色彩和運(yùn)動(dòng)的對(duì)比特征等，達(dá)到對(duì)目標(biāo)視覺信號(hào)的控制，以此來降低可見光探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率;另一方面，它要具有較低的紅外發(fā)射率，通過紅外發(fā)射率的不同來控制目標(biāo)與背景之間紅外輻射的差別，形成熱迷彩，使紅外探測(cè)與成像系統(tǒng)不能夠識(shí)別目標(biāo)的形狀特征，從而實(shí)現(xiàn)紅外隱身的目的。

目前研究者通常從兩個(gè)方面進(jìn)行研究:一是低紅外發(fā)射率的著色顏料;二是向彩色涂料中添加低紅外發(fā)射率的填料。就目前的情況而言，進(jìn)行低發(fā)射的著色顏料分子設(shè)計(jì)難度很大，到目前為止，真正靠合成新的分子或改變分子結(jié)構(gòu)得到的彩色顏料還極少。這就使得熱紅外偽裝面上的顏色配制捉襟見肘。如果在一般彩色涂料中加入低發(fā)射率填料就可以使涂料的發(fā)射率顯著降低，同時(shí)不改變?cè)锌梢姽夂徒t外偽裝性能，這就可能使得現(xiàn)有的光學(xué)偽裝涂料在紅外波段大有用武之地，可以比較容易地解決紅外隱身與可見光隱身的兼容性問題。

隨著現(xiàn)代軍用探測(cè)器頻段的不斷拓寬和精度的不斷提高，單一的隱身技術(shù)己經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，隱身技術(shù)將向全空域、全戰(zhàn)場(chǎng)、全波段、智能化和綜合化方向發(fā)展。對(duì)于可見光-紅外隱身技術(shù)而言，其發(fā)展趨勢(shì)可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

(1>可見光-紅外隱身材料的理論研究和機(jī)理討論將得到有力的延續(xù)?？梢姽?紅外隱身材料的設(shè)計(jì)涉及到自然科學(xué)的各個(gè)方面，其中包括各個(gè)前沿課題，如固體的光學(xué)性質(zhì)、電磁波領(lǐng)域中的漫反射和散射理論、納米吸波材料的紅外性質(zhì)以及固體表面微觀尺寸下的帶電粒子與電磁量子的相互作用等等。其中有很多物理機(jī)理我們還不是很清楚，需要我們?nèi)プ龃罅康墓ぷ鳎擃I(lǐng)域的研究函待一些重大突破。

(2)軍事目標(biāo)的發(fā)動(dòng)機(jī)、尾氣噴管等強(qiáng)紅外輻射源將得到有效的控制。發(fā)動(dòng)機(jī)和尾氣噴管是飛機(jī)、坦克等軍事目標(biāo)最主要的紅外輻射源，是研究紅外隱身關(guān)鍵，因而必須對(duì)其加以有效的控制。其中，對(duì)目標(biāo)強(qiáng)紅外輻射源遮擋、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率和燃料配方的改良、尾氣噴管形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)、高效尾氣添加劑的研制、燃燒室和尾氣噴管內(nèi)壁絕熱材料的開發(fā)將是可見光-紅外隱身首先要解決的問題和主要研究的方向。

(3)新的可見光-紅外隱身材料將不斷推出并得到廣泛的研究與應(yīng)用。對(duì)于可見光-紅外隱身涂料而言，它必須具有與背景相一致的顏色和較低的紅外發(fā)射率。就目前的情況而言，進(jìn)行低紅外發(fā)射率的著色顏料分子設(shè)計(jì)難度很大，到目前為止，真正靠合成新的分子或改變分子結(jié)構(gòu)得到的彩色顏料還極少。因而對(duì)于可見光-紅外隱身材料的研究，主要集中在研究開發(fā)新的低紅外發(fā)射率填料和紅外高透明性粘結(jié)劑兩個(gè)方面。

(4)納米材料和智能材料在可見光-紅外隱身技術(shù)中的地位將口趨突出。國(guó)內(nèi)外研究者己經(jīng)廣泛開展了對(duì)納米隱身材料、智能隱身材料等新型隱身材料的開發(fā)和等離子體隱身技術(shù)、仿生學(xué)隱身技術(shù)、有源隱身技術(shù)等隱身新機(jī)理的研究。雖然它們都是近年來提出的新的隱身材料，目前還不能夠完全取代我們通常所研究的隱身材料，但是它們都有巨大的發(fā)展?jié)摿?，因而必定?huì)推動(dòng)可見光-紅外隱身材料的快速發(fā)展。

(5)在大力提高各單項(xiàng)隱身性能的基礎(chǔ)上盡可能地?cái)U(kuò)展隱身頻段，研究具有可見光隱身、紅外隱身、雷達(dá)隱身、激光隱身等多頻段復(fù)合隱身材料將是可見光-紅外隱身技術(shù)發(fā)展的主流。

隨著新材料的不斷推出和深入研究，涂料的可見光-紅外隱身性能也將逐漸加強(qiáng)。在不久的將來，必將有新的能夠同時(shí)滿足可見光、紅外波、激光和雷達(dá)波等多頻段兼容的新型隱身材料產(chǎn)生。

二、2020年歐美隱身材料需求分析

美國(guó)、德國(guó)都己研制成功覆蓋可見光、紅外、雷達(dá)和毫米波四波段兼容的隱身材料。德國(guó)研制成功半導(dǎo)體兼容材料有效波段為可見光、熱紅外、微波、毫米波。加拿大國(guó)防部、英國(guó)Heathcoat公司通過控制材料的顏色或外層溫度來達(dá)到隱身效果的方法，發(fā)明了能實(shí)現(xiàn)可見光、紅外和雷達(dá)三波段智能隱身的裝置或材料

三、2020年中外隱身材料市場(chǎng)對(duì)比

隨著探測(cè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)上可能同時(shí)受到來自雷達(dá)、熱紅外、可見光及近紅外、激光等多頻譜、多波段偵察儀器的探測(cè)，因此適用于單一頻段的隱身材料將很難獲得進(jìn)一步的實(shí)際應(yīng)用，而多頻譜兼容隱身材料有希望能滿足武器裝備在戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境中的需要。

實(shí)現(xiàn)材料多頻譜兼容隱身，總體來說有兩種思路:第一，將高性能微波吸收材料、紅外低發(fā)射率材料以及可見光偽裝材料形成夾層或多層膜等復(fù)合結(jié)構(gòu)，如常考慮把紅外低發(fā)射率層作為外層，雷達(dá)波高吸收層作為內(nèi)層形成一種雷達(dá)與紅外兼容的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu);第二，研制一種微波高吸收、紅外低輻射、同時(shí)可見光近紅外能偽裝的一體化材料，如一些稀土納米材料、摻雜氧化物半導(dǎo)體、摻雜光子晶體等。

美國(guó)、德國(guó)、瑞典研制的多波段隱身材料已達(dá)到可見光、近紅外、中遠(yuǎn)紅外和雷達(dá)毫米波四波段兼容的水平，所開發(fā)的隱身涂料可以吸收雷達(dá)、紅外、毫米波，涂到被保護(hù)裝備上之后，最終形成的涂層僅使裝備厚度增加幾個(gè)納米，適用于任何材料和結(jié)構(gòu)。

我國(guó)在多頻譜隱身材料的研究起步稍晚，目前的隱身技術(shù)路徑仍以雷達(dá)隱身涂料為主，同國(guó)外有較大差距，尤其是在裝備的隱身技術(shù)上。

目前國(guó)內(nèi)外研究較多的多頻譜隱身材料主要有:雷達(dá)與紅外兼容隱身材料、紅外與激光兼容隱身材料、紅外與可見光兼容隱身材料，以及覆蓋包括可見光、近紅外、遠(yuǎn)紅外和微波在內(nèi)的多波段隱身材料。

想要了解更多隱身材料行業(yè)詳細(xì)分析，請(qǐng)點(diǎn)擊中研普華出版的《2021-2025年中國(guó)隱身材料行業(yè)發(fā)展預(yù)測(cè)與投資研究咨詢報(bào)告》

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