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雷达是武器装备在新式战争中担负通信与电子侦察军事任务的关键一环。为了保证正常通信,且在敌方雷达探测范围内不被识别、追踪、攻击,武器装备需要让己方雷达波高效率传输又能够将敌方雷达波耗散或散射到其他方向。因此,提高武器装备的隐身性能具有重大战略意义。实现“信号传输与隐身”双工作模式的关键技术主要有外形设计、频率选择表面(Frequency selection surface,FSS)、蒙皮天线等。外形设计可将结构表面接收的雷达波散射到其他方向而减小特定方向上的回波,然而多半会牺牲装备的气动性能,且该技术逐渐达到瓶颈。将天线植入武器蒙皮内亦可有效降低其隐身难题,然而武器系统中大量的通信天线无法全部通过蒙皮天线技术实现隐身。将FSS加载到装备上,以此实现通带内透射电磁波、通带外隐身。武器系统因受敌方多频段、多基地雷达监测,仅依靠FSS难以实现多频带、全频谱、全方向隐身。因此,面对复杂多变的战场环境,隐身技术必然向着智能可调谐隐身的方向发展。磁性吸波颗粒具备磁诱导自取向的特征,与高分子聚合物复合可制成智能可调谐的隐身/吸波材料,其电磁参数与结构(微观、外部形态)受磁场诱导连续可变,电磁隐身特性亦受磁场调谐。这将有助于武器系统在执行任务过程中切换“信号传输与隐身”的双工作模式。本文针对智能可调谐隐身结构在武器隐身方面潜在的工程应用,从磁性吸波颗粒的制备表征、电磁隐身结构及可调谐机理研究等三个方面开展研究工作。本文主要研究内容简述如下:(1)磁性吸波颗粒是可调谐吸波结构的基础,决定了吸波结构的吸收强度、频带、带宽等。针对磁性吸波材料的涡流与趋肤效应、密度大、磁导率低等问题,制备了树枝状Co、Fe@CF、片状CIP和Fe@F-CIP等四种磁性吸波颗粒,深入探讨了磁性吸波颗粒的电磁吸收特性。超支化树枝状Co颗粒因其特殊形貌与纳米尺度有效抑制了铁磁性金属的趋肤效应与涡流。当其厚度为1.5-3 mm时,最小反射损耗(Reflection loss,RL)达到了-36.3 d B且有效带宽覆盖了4-18GHz,表现出超强的电磁波吸收能力。高各向异性的片状羰基铁(F-CIP)的吸收峰值约为-27d B,吸收90%以上电磁波的频带位于10GHz-18GHz,带宽达8 GHz,是羰基铁(CIP)带宽的2倍,显著改善了CIP的微波吸收特性。这部分工作不仅为制备高性能磁性吸波材料提供了思路,而且丰富了吸波材料在工程应用中的数据库,也为后续研究磁性吸波材料的磁诱导微波吸收特性、可调谐隐身结构提供材料基础。(2)磁诱导可调谐机理是指导可调谐隐身材料设计和制备的理论基础。根据多物理场模拟仿真与磁偶极子理论讨论了吸波颗粒的磁诱导自取向排布方式,并与实验相互验证。利用等效媒质理论,阐明了磁诱导电磁吸收特性可变机理。本文研究了球形CIP、片状CIP(F-CIP)与Fe@CF的磁诱导吸波特性,重点考察了磁场对电磁参数、反射损耗、阻抗匹配特性、频移范围等特性的影响。研究发现,磁场调控Fe@CF最小反射损耗峰移向低频;诱导F-CIP的中心吸收频率移向高频,中心吸收频率由0m T的13.6GHz移到了300m T的17.4GHz,移动带宽3.8GHz;磁场对球形CIP的调控是双向调控,中心吸收频率既可左移又可右移。这些工作为研究可调谐隐身结构提供了指导,且能够根据特定的需求选择填充的磁性颗粒。(3)磁场诱导磁性吸波颗粒取向排布,既可以改变吸波材料的细观结构,还会引起材料外观形态的变化。本文利用磁性颗粒的磁诱导自取向特征,制备了周期点阵隐身结构并通过弓形法测试表征。结果表明,磁场强度越大、颗粒浓度越高,更多的磁性颗粒在磁场驱动下参与形成丰富的点阵单元。电磁波进入点阵结构反射、散射而使其能量被尽可能多的消耗掉。在0-300m T下制备的周期点阵隐身结构的最小反射损耗分别为-6d B、-9.2d B、-14.7d B、-22.9d B;相应带宽分别从0GHz展宽到1.2GHz、3.8GHz、8.2GHz。实验结合Comsol数值模拟,阐述了结构的可调谐性更易于实现隐身结构的宽频、强吸收。该工作对制备周期点阵隐身结构及其可调谐隐身结构的研究具有重要的指导意义。(4)基于磁诱导可变电磁波吸收机理与细观、宏观结构的吸波特性的研究,本文制备了可调谐隐身材料并开展了一系列的研究。首先设计装配了励磁装置,为可调谐隐身材料提供控制信号。励磁信号可反复、连续改变材料内部磁性颗粒的聚集态与材料的宏观结构,从而实现了吸收强度、有效带宽与频移特性的调谐。测试发现零场下吸收曲线趋于平缓,最大吸收强度仅为-11.4d B,吸收频带窄。施加励磁信号之后,可调谐吸波材料的损耗特性增强,最大吸收强度低至-39.7d B,反射峰个数由零场的1个增加到有场时的3-4个,实现了在C、X、Ku波段的多频吸收。吸收90%以上电磁波的频带从1.3GHz增至10.2GHz,有望实现武器系统在宽频带内隐身。本文还采用了磁偶极子、等效电路等理论模型探究了可调谐隐身材料的磁控吸波特性。这部分的研究为可调谐隐身材料的进一步研究提供了理论指导,并为可调谐隐身材料的工程应用提供了可能性。