CN103390476A - 非金属隐形材料 - Google Patents

Abstract

非金属隐形材料，属于隐形新材料领域；重点解决雷达波反射所带来的“显身”问题。因使材料具特殊功能本问题得以解决，表现在雷达波探测下，无反射或者反射机率很小，实质是将电磁波吸收，衰减、偏转、阻断等方式，实现对雷达波探测的“隐形”。本材料添加辅助物经相应工艺制成各种实用品如雷达隐形涂料、隐形服、隐形膜等，可以实现雷达厘米波、毫米波、红外线、可见光的隐形，在雷达波探测下仅有(RCS)0.03～0.003平方米以下的反射率。主要用途：于军事上攻防武器的雷达波无反射隐形；民用上制造无电波干扰的电磁屏蔽密室、在科研、信息安全、电子对抗、防干扰、反恐等领域有发展空间。

Description

非金属隐形材料

本申请为分案申请，在先原申请日为：2011年7月5日， 

                在先原申请号为：2011101866563， 

                在先原发明申请名称为：无机纳米复合材料(或无机非金属隐形材料)。 

技术领域：隐形新材料领域。 

背景技术：本人在国际隐形材料大国(美国)的启发下，经过10多年的潜心钻研，于2007年、2011年取得新材料的进步，该技术进步时主要参考了我国江棂主篇的《工科化学》一书，主要页码，P24、P599-P603的相关内容，特别关于纳米效应、光学性质、纳米材料的物理制备，纳米材料在光学和电磁学方面应用的内容。 

发明内容：非金属隐形材料，主要由磁石、纳米稀土永磁、纳米软磁材料组成。这种纳米复合粉粒可以是任意的形状，由实现隐形效果的最大到最小纳米微粒(一般是30mm-0.1nm)，都是本隐形材料的应用范围。这种材料可制成具有雷达隐形功能的涂料，添加纤维织物后可制成隐形防护服，添加塑料膜后可制成隐形防护膜。非金属隐形材料粉粒一般经机械球磨等现代先进的物理制备方法制成，它包括将隐形材料粗破碎细破碎直至多级研磨，控温烧结回火，辅助物融合充磁等工艺。正常情况下，可以实现雷达厘米波、毫米波、红外线、可见光的隐形，按照国际通用计量标准(RCS)，雷达波有效反射截面积计算，本材料仅有相当于0.03-0.003平方米以下的反射率。并且防护服防护膜对可见光隐形时，经过简单附加处理可分为机动隐形方式，与固定隐形方式。 

附图说明：附“图1”是隐形粉末材料制备流程图，“图2”是真空烧结示意图。 

具体实施方式：非金属隐形材料实用品的制作包括两大部分：即非金属隐形材料粉末制备部分；辅助物融合制成隐形功能涂料，隐形功能防护服，隐形功能防护膜部分。因此本文相应从以下四个方面展示说明。 

(一) 

非金属隐形材料粉末制备部分： 

在自然界采取磁石^①，(主要成份偏铁酸亚铁盐Fe[FeO₂]₂)，磁性大杂质少为优品，其它材料有稀土金属及其氧化物，配方如下：偏铁酸亚铁盐(Fe[FeO₂]₂)82.6％，硼(B)6％，氧化铕(EuO)4％，钴(Co)3％，氧化镝(Dy₂O₃)2％，铽(Tb)1％，软磁合金(Fe₉₁Zr₇B₂)0.15％，氧化钛〔TiO₂〕0.5％，铌(Nb)0.35％，铜(Cu)0.3％，镓(Ga)0.1％。 

应用配方将非金属复合材料根据需要制成不同尺寸等级的隐形材料，如：300-330um，150-100um，740-730nm，200nm-100nm，50-30nm，30-20nm，20-10nm左右的粉末材料，用于飞行器或其它器物的不同隐形需求，正常情况下可以实现厘米波、毫米波、红外线、可见光的隐形 ^②，按照对雷达波的有效反射截面积计算，仅有相当于0.03～0.003平方米以下的反射率。 

制作方法及步骤：见(图1)，原料的准备根据专利型号→成份设计根据专利配方(见配方如上)→配料计算与称料准确无误^④；→粗破碎(仅磁石需要破碎，其余均为小量成份可以在加料工序中加入)，用颚式破碎机破碎至2-6mm→用机械球磨法破碎至246-175um(80-150目筛)；→加料，在气流磨之前要加料，目的：改善气流磨的工作环境，保护晶粒得到理想的均匀尺寸，加液镓0.1％，硬脂甘油脂(C17H35，0.03-0，05％)，氧化铕粉4％，硼粉6％，钴粉3％，氧化镝粉2％，铽粉1％，软磁合金粉(Fe₉₁Zr₇B₂)0.15％，氧化钛粉0.5％，铌粉0.35％，超细铜粉0.3％；添加辅助合金是为了提高材料居里点，改善综合性能；→气流磨用氩气保护，也可以用氮气氩气较好，制成300-330微米的均匀颗粒；→纳米砂磨机磨至200-100nm(或者设计所规定的尺寸)；→混合，必须用不锈钢罐装三维式机械混合8小时，使充分均匀；→经检测粉末尺度分布，部分符合隐形要求，可以定形交货，但是其耐候性较差，易于吸收空气中的水分氧化。 

因此需要进一步加工完善，一般采用高温烧结回火法。 

根据纳米效应，纳米级材料的溶融性能、烧结性能通常比微米级低1/2～1/3，因此，300-330微米的颗粒烧结温度为750℃以上，800℃以下，740-730纳米的颗粒约620℃以下，600℃左右，如果稀土成份超过10％烧结温度应再降1/6左右，一般情况下高温一是让铁氧体 颗粒结构用稀土微结构均匀包围并致密化，二是使晶料均匀并防止其长大，增强磁性效果，经高温烧结和两次回火，可以加强耐候性。烧结有一个临界温度，烧结应在临界温度之下进行，使材料的退磁曲线(又称矫顽力)得到方形结构。不同的材料烧结临界温度是不一样的，并且纳米级材料烧结点与熔点降低是普遍现象，通常低于微米级1/2～1/3左右。 

复合粉末在烧结时应用容器将粉末以1-2公分厚一层平放在真空炉内，烧结前用介质(釉面陶瓷制品)将磁粉盒装以防雾化气化，并且随着粉末的粒径不同烧结时间也不相同(300um)约为1～2h，(800nm～100nm)约0.6h，(55nm～30nm)约为0.3h，(20nm～10nm)不超过10min(从达到标准烧结温度起计算)。烧结过程也可采用旋转式真空烧结炉的方式，这样复合粉末材料可以散放在旋转炉内加热烧结，能适当提高效率。 

回火可以一次回火，也可以两次回火，一般两次回火效果好。并且随纳米粒径的细化，时间趋于缩短，在乎合要求的情况下烧结回火时间越短越好，稀土成份增加10％，烧结温度应再减1/6左右。 

粉末材料对烧结工艺十分敏感，由于烧结工艺不同，其性能可以有多倍变化，隐形材料的粉末烧结过程，应以阶梯式的升温方式，缓慢升温至临界温度，如(图2)。第一阶段，从0点到a点，抽真空，主要将炉内气体和配料表面吸附气体抽出，当真空炉内真空达到(10^-2-10^-1Pa)时，(或在高纯Ar气或H₂气保护下进行)，从a点送电；第二阶段是a到b点，继续抽真空与排气升温，每升温一段应保持2～3min；第三阶段，是b点到c点为烧结。烧结温度应低于材料相的熔化温度，(复合纳米材料约600℃左右)，但高于稀土金属氧化物液相温度，液相数量与合金成份有关，当成份一定时，随烧结温度提高液相体积分数增加，从而提高粉未的致密度，但过了临界温度，晶粒长大，磁化率反而降低，C点之后为降温至室温，保持至冷却；然后在真空炉中420-400℃回火1～0.5h小时(一级回火)，回火时间可以根据材料的实际适用情况确定，在乎合设计要求的情况下时间越短越好；→Ar气风冷至100℃，一级回火冷却速度尽可能快，回火升温过程没有放气的过程，事实上每一种成份的粉末都存在最佳的回火温度，最佳回火温度应略低于共晶温度，可通过试验确定；→升温至280～200℃回火1～0.5h冷却至室温；→可用中国计量研究院的PSM12CN脉冲磁场测量仪，和中国计量院制造的永磁退磁曲线测量仪测量室温磁性能和高温磁性能，然后可以得出最佳退磁曲线；→筛选不合格的粗粒进一步精磨→用成都精新粉体测试设备有限公司(干法 1～10000)纳米粒度测量仪进行质量检测；→记录调整烧结、回火过程使之程序不断优化，→充磁(一般采用脉冲式冲磁方式，并注意磁场取向，充磁饱和力度是磁粉应有剩磁的2～3倍，大多数情况在涂胶成形后再冲磁，但应注意差别)；→合格成品包装入库。 

(二) 

非金属隐形材料之雷达隐形涂料部分： 

本部分为非金属隐形粉末与胶溶剂融合制成涂料的制作介绍。能够添加填料制成涂料的溶剂种类繁多，附属性能各异。本文选其二种展现非金属隐形粉末与胶溶剂混合，制成雷达隐形功能涂料的实例，其余附加功能，在此不作介绍。 

首先非金属隐形填料粉末与胶溶剂配比的一般注意事项，填料粉末不能长时间暴露于露天或空气中，与胶溶剂的配比比例最少80％最多200％，一般以所有填料粉都均匀包裹胶溶剂，并在固化干燥后不显示有填料裸露或有多余胶粘剂为准，须由涂装人员视现场情况和隐形要求而确定；其次溶剂和填料粉末在涂装过程中，应保持高度的洁净环境，防止其它金属粉末，碱性离子进入涂料，保证使用器物洁净，禁止混用。涂料依标准混合后可以稀释，可以涂抹，以喷涂效果最好，可以多层涂，但涂层一定要均匀。在涂装前须将粉末与胶溶剂准确按比例混合，一般是装入搅拌器中在一定温度下(高于室温)，机械搅拌60分钟，静置60分钟，再搅拌30分钟，以充分混合均匀。本涂料因材料关系，须随配随用，用多少配多少。 

通常情况，胶溶剂与填料粉末混合后，均能提高粘结强度，提高漆膜硬度。 

非金属隐形填料粉与雷达隐身胶溶剂的混合配方与实施方式。 

一号胶溶剂为甲乙两组混合而成： 

甲组分： 

E-44环氧树脂             100     三苯基膦/钛酸     适量 

有机硅二甲苯溶液 (Z6018)  50     丁酯复合催化剂 

乙组分： 

非金属隐形填料配方：第1道(粉粒大小.250um～300um)，胶溶剂总质量的140％～180％， 

最后一道溶剂总质量的150％～180％(粉粒大小30nm～50nm)，(参考粒径份量)。 

制备方法的说明：用有机硅活性中间体改性普通双酚A型环氧树脂，添加丁晴-40和纳米金红石TiO₂，活性填料增韧增强树脂基体，以自制复合固化剂在促进剂的作用下，生产出一种在室温固化的胶粘剂。有机硅与环氧树脂质量比为5∶10，改性后的树脂综合性能较好，当Z6018∶(E-44)＝5∶10时，起始分解温度达到326℃、500℃时还有55％的质量保持率。 

粘接试样的制备：①复合耐热固化剂的制作：取100份聚酰胺650与60份芳香胺固化剂混合，加入环氧树脂质量2％的促进剂，(DMP-30/月桂酸二丁基锡)，混合均匀，即得复合耐热固化剂； 

②取一定质量的棕红色半透明粘稠状有机硅改性环氧树脂胶粘剂甲组分，按比例加入金红石纳米TiO₂和KH-550，少量丙酮稀释，超声40min，高速搅拌20min(7000r/min)使纳米TiO₂充分分散，然后置于130℃烘箱中1小时，使偶联剂充分与环氧树脂和纳米TiO₂反应，冷却后，加入丁晴-40和固化剂(乙组分)搅拌均匀； 

③最后加入隐形纳米粉，为胶溶剂量的140％～180％份，以干燥固化后没有多余胶粘剂为准，放搅拌器中充分搅拌约60分钟，静置60分钟，再搅拌30分钟，视所有粉末都均匀粘裹溶剂并充分反应，然后可以稀释喷涂。该胶30℃，7天基本固化完全，使用温域约-50℃～330℃，可以达到250℃，100小时，还有15.3Mpa剪切强度。(隐形纳米粉的混合方式也可参考②的方式)； 

④施工技术要求：表面处理，有氧化皮的钢材应进行喷砂处理至Sa2.5级，无氧化皮的底材应除锈，除油，用砂轮打磨到Se3级，至表面粗糙度约40-70um，以提高漆膜附着力，处理过的底材应在12小时内涂完，以免底材生锈，底材温度应高于露点以上3℃，配好的胶溶剂应在8小时内用完，以防胶凝。以喷涂施工为主，若是刷涂一定要保证漆膜均匀一致，阴雨天不宜施工。 

空气喷涂：稀释剂丙酮，稀释量5-15％，空气压力0.3-0.4Mpa，喷嘴口 径1.5-2.0mm； 

刷涂：稀释量0-10％。建议涂装道数2道以上，间隔时间前道干透。 

二号为航空型有机胶配方，主要用于空中飞行器的外层涂装，涂料溶剂为H61-1航空用环氧有机硅耐热漆(分装)改造而成。该涂料可以在相关涂料制漆厂商处购买半成品，该产品为室温固化三组分组成，A∶B∶C三组的比例为100∶30∶20，其中20份的C组为铝粉，改造成本涂料后将C组的铝粉去掉，改用本涂料的填料粉，改变后的比例为A∶B∶C＝100∶30∶80～160。 

非金属隐形填料的配方见(一)非金属隐形材料粉末制备部分之配方，涂装分为两道，第一道(粉粒大小.250nm～300nm)，胶溶剂总质量的120％～160％，另添加8％60nm大小的氧化铝粉，充分混合均匀在填料加入工序中加入；第二道，溶剂总质量的150％～180％(粉粒大小30nm～50nm)厚度约200um以下。此涂料正常情况下可以-50℃～500℃左右使用，能满足大部分高速产品的使用要求，该涂料使用喷涂方法，施工技术指标参考其说明书。(本产品供应商有：西安利奥股份有限公司，天津灯塔涂料有限公司，网址分别如后：www.ahleeio.com；www.tianjin-beacon.cn.)。 

按照国际通用计量标准(英文名称：Radar Cross-Section，缩写为RCS)，指飞机对雷达波的有效反射截面积，涂敷本涂料后，飞行器仅有相当于0.03-0.003平方米以下雷达散射面积，相当于飞机从头顶飞过时，雷达仅显示一只小鸟飞过的水平。 

(三) 

非金属隐形材料之防护服部分： 

采用非金属隐形材料制成防护服是社会发展技术进步的必然产物。本产品作为攻防武器的衍生品，大量用于不断增长的和平目的，并能协助地方维护社会稳定，反对恐怖主义等均有积极意义。 

隐形防护服主要由布基料加胶原填料两部分组成，本文将对这两部分的选材及制作方式作介绍，本文只介绍隐形布料的制作方法，防护 服则根据此文由用户自由制作。 

1、布基料的选用制作： 

可以作为防护服基本底料的有纺织品，睛龙布，尼龙布，棉麻布等目前市场上流行的各种纺织品，制成防护服的布料，是在布料基底上涂布非金属隐形材料胶质涂料，经干燥后成为具有防护效果的防护服。涂料布或粘胶布的总厚度一般控制在0.9mm～0.6mm左右，即可以满足最低防护要求，少数特殊情况如帐蓬布等作为野外使用的则另作别论。纯布基底与非金属隐形胶质涂料的粘合厚度比约为2∶1，1∶1，1∶2，1∶3等各种比例，最高可达1∶4，这要看制作者的使用意图来决定。 

2、胶溶剂的选用制作： 

粘胶布的粘胶材料主要成份配方如下。 

粘胶为双组分混合而成： 

A组份：端羟基线型聚酯型聚氨酯丙酮溶液  100 

B组份：聚酯改性二异氰酸脂醋酸乙酯溶液  5-20 

该胶有良好的粘附性，柔软性，绝缘性，耐水，耐磨，能耐稀酸，油脂，耐寒好，生产方法，A组∶B组＝100∶(5-20)比例调匀即可使用，B组外观为微黄色透明粘绸液体，粘度(涂-4杯25℃)30-90s，固含量(60±2％)异氰酸基含量为11％-13％。 

涂胶两次，第一次涂胶后晾置5-10min，第二次晾置20-30min。固化压力0.05Mpa，若固化温度为20℃，则固化时间为120h，若固化温度为100℃，则固化时间为2h，20℃时胶剥离强度8.3KN/m^-1剪切强度23/Mpa。 

3、填料的选用制作： 

非金属隐形防护服填料的制作，是将各种非金属隐形材料制成30纳米(nm)左右，或者150～100纳米(nm)的细粉。制作方法主要采用物理方法，如：隋性气体冷凝法，深度塑性变形法，机械球磨法等，这里主要介绍机械球磨法，先介绍填料配方，配方分硬磁和软磁两种。硬磁材料配方：偏铁酸亚铁盐(Fe[FeO₂]₂)80.3％，硼(B)6％，氧化铕(EuO)4％，氧化镝(Dy₂O₃)3％，钴(Co)2％，钕(Nd)2％，铽(Tb)1％，镨(Pr)0.6％，氧化钛(TiO₂)0.4％，铌(Nb)0.3％，铜(Cu)0.3％，镓(Ga)0.1％。 

软磁材料配方：Fe₉₁Zr₇B₂，Fe₈₉Hf₇B₄，或锰锌铁氧体，如果软磁配方 磁饱和感应强度效果不理想，可以适当添加硬磁配方填料粉，但其粉粒大小粒径须一至，例如： 

{Fe₉₁Zr₇B₂或Fe₈₉Hf₇B₄}2％～50％；{(Fe[FeO₂]₂)80.3％，硼(B)6％，氧化铕(EuO)4％，氧化镝(Dy₂O₃)3％，钴(Co)2％，钕(Nd)2％，铽(Tb)1％，镨(Pr)0.6％，氧化钛(TiO₂)0.4％，铌(Nb)0.3％，铜(Cu)0.3％，镓(Ga)0.1％}98％～50％〔以上软磁与硬磁比例为质量比例〕。(注意：软磁材料在常态下是非隐形状态，只有在外加磁场或电场时才出现隐形，因此在防护服做成后须充磁充电，充磁应是预计磁饱和强度的三倍，充电是充直流20～80伏左右，当拿掉外接磁源或电源则出现显形。) 

将磁石和稀土永磁材料或者软磁材料，经机械球磨法研磨至纳米级材料，制成粉末填料，最后加入胶溶剂制作成粘胶布的粘胶。使用时与胶溶剂混合比例为80％-200％，常用比例为160％。 

4、非金属隐形防护服涂料的混合： 

前面已介绍了布基料，胶溶剂和填料的制作，本节介绍三者的混合，防护服粘胶材料的配方，可采用永磁材料(A)和软磁材料(B)，搭配使用的方式。防护服粘胶布的制作可分为一层或者两层。一层的只涂加入20～30nm大小填料的涂料即可，两层的须先涂50-100nm的底层，再涂20-30nm的表层，两层结构可以使硬磁和软磁搭配如下：A-A、B-B、A-B、B-A，面上的一层可为15-20nm，20-30nm，30-50nm多种选择，一般软磁多为10-20nm，10-30nm；也可选用分布较宽的填料粉如15-50纳米。底层永远是100-50nm，面层永远是15-30nm，次序不可颠倒，底层涂料的填料大小最高控制在100nm左右，面层最低控制在15-50nm即可。 

布基底材与涂料的涂布比例可以是2∶1、1∶1、1∶2、最高可以1∶4。待粘胶布充分干燥后，可以制成各种防护服，防护服做成之后，出厂交货前才可以给防护服充磁，永磁服为永久防护型，软磁服为机动防护型^⑤

5、非金属隐形防护服的主要技术指标： 

a、防护服可以在雷达波扫描时无反射或及少反射； 

b、可以对可见光完全隐形，并分永久防护型，与机动防护型； 

c、可以对红外镜、夜视镜、激光热像仪完全隐形； 

d、可以基本抵抗多种高能射线的辐射。 

(四) 

非金属隐形材料之防护膜部分 

使用非金属隐形材料制作防护膜，是现代社会发展技术进步的必然产物，许多新产品、新工艺正随着各种社会实践逐步进入人们生活。磁性单层膜和多层膜在未来社会生活中应用广泛，是国防工程，电脑科技不可缺少的基本材料之一。 

本文通过介绍非金属隐形材料参与制作的单层膜和多层膜，在实际防护工程中的重要作用，展示磁性膜在国防、安保、维护社会安全稳定方面前景。 

1、非金属隐形防护膜可以达到的主要技术指标： 

a、防护膜可以在雷达波扫描时无反射或及少反射； 

b、可以对可见光完全隐形，并分永久防护型，与机动防护型； 

c、可以对红外镜、夜视镜、激光热像仪完全隐形； 

d、可以基本抵抗多种高能射线的辐射。 

2、防护单层膜的选用： 

能作为非金属隐形材料底材使用的薄膜，种类繁多性能不一，本文在这里介绍二种膜。第一种为：聚氟乙稀膜(英文：polyvinyifluoride)简称PVF。具有一般氟树脂的特点，有优异的耐侯性。 

PVE(聚氟乙稀)膜，根据加工条件及制品厚度，有不同的透明度，在正常室外气候条件下，使用期达25年以上，是种高介电常数(8.5)，高介电损耗(0.016)的材料，收缩小而稳定；可燃性：慢燃到自熄，密度1.39g/cm，软化点200℃，聚氟乙稀长期使用温度为-70℃-110℃；耐挠曲性能好，反复折叠不易开裂；化学性能，不受油脂，有机溶剂、碱类、酸类和盐雾的侵蚀，电绝缘性良好，良好的低温性能，耐磨和气体阻透性，良好的耐侯性；但不可耐浓盐酸，浓硫酸、硝酸和氨水。 

用途，建筑工业用于制作屋顶和墙面装饰，海底电缆外层保护，抗盐雾的仪器仪表。 

第二种为：乙烯与四氟乙烯共聚物，简称(ETFE)是乙烯-四氟乙 烯以1∶1的比例共聚而成(E-TFE，F-40)，是一种耐高温的氟塑料，也是氟塑料中比重最轻者(1.7)，呈半透明，淡黄～褐色，具有良好的耐辐射性能；熔点265-280℃，分解温度＞300℃，平均线胀系数4.0×10^-5℃，燃烧性：自熄，使用温度范围：-60℃～180℃，短时达230℃，F一40具有良好的耐热、耐磨、耐化学性，其冲击强度和电绝缘性能也很好，该材料具有聚四氟乙稀的耐腐蚀特性，同时又有对金属特有的较强粘着性，克服了聚四氟乙烯对金属不粘合的缺陷，加之平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，使ETFE(F-40)成为理想的金属复合材料。 

该膜使用寿命至少为25-35年，一般使用厚度为0.20mm，可以多层合并使用，表面有高抗污，易清洗的特点，通常雨水即可清除主要污垢，大量用作建筑外墙、顶面装饰，2008年北京奥运会游泳中心即使用这种膜。 

3、防护膜制作前的处理： 

将单层膜制成非金属隐形防护膜的方法，是在PVF或ETFE上印刷或涂抹隐形涂料，在印刷或涂抹前膜都须经表面处理拟扩大张力，方能使涂料有效粘着于膜面。膜的表面处理方式主要有：化学处理方法，溶剂处理方法，涂层处理方法，电晕处理方法和紫外线照射方法。最为常用的是电晕处理方法，使其表面活化，呈多孔性，增加表面积，提高对胶粘剂的粘结力，同时使塑料膜表面发生氧化，提高塑料膜的表面能改善膜的复合性能。 

4、防护膜胶溶剂的选用： 

单层膜粘胶的制作，选用阻燃低温固化环氧胶。(以下为质量份) 

该胶室温固化，对金属的粘接拉伸剪切强度达20Mpa以上，极限氧指数达65.4％，固化毒性试验符合无毒要求，其耐热、耐水、油、酸、碱、振动、辐射性能均较好，粘结强度保持率95％以上，是一种高阻燃、低烟、低毒环保性能好的胶粘剂。生产方式：按比例混合后搅拌均匀，然后加入非金属隐形纳米粉，须经机械方式搅拌60分钟，靜置60分钟，再次搅拌40分钟，充分均匀后稀释涂布。 

5、胶溶剂填料的制作： 

防护膜使用胶溶剂及填料组合方式与前稍有不同，如上述胶粘剂配方所见，非金属隐形填料粉与溶剂总质量比约为160～200％，薄膜材料的粘胶填料分永磁膜材料和软磁膜材料，填料配方组成如下：永磁材料的填料配方：偏铁酸亚铁盐(Fe[FeO₂]₂)80％，硼(B)6％，氧化铕(EuO)4％，钴(Co)2.4％，氧化镝(Dy₂O₃)3％，铽(Tb)1％，钕(Nd)2％，镨(Pr)0.6％，钛(TiO₂)0.4％，铌(Nb)0.3％，铜0.2％，镓(Ga)0.1％。 

软磁材料配方：Fe₉₁Zr₇B₄，Fe₈₉Hf₇B₂，或锰锌铁氧体。如软磁配方磁饱和强度不理想，可适当添加上列硬磁配方填料，比例约为98％～50％(该比例为质量比)。 

将磁石和稀土永磁材料或者软磁材料，经机械球磨法研磨至纳米级粉末材料，然后经高温烧结、回火等工艺，制成粉末填料，(详细制作工艺及流程参见(一)非金属隐形材料粉末制备部分)，最后加入胶溶剂制作成防护膜的粘胶涂料，使用时与胶溶剂混合比例为80％～200％，常用比例为160％；(详情参见(二)非金属隐形材料之雷达隐形涂料部分)，非金属隐形涂料与单层膜的结合方式一般采用印刷的方式较为简便。 

除了印刷的方式外，还有真空溅射法的镀膜方式，其工艺相对较复杂，成本也高得多，应用较果各异，国内现已有成套设备出售，但生产质量尚待成熟，有经济实力的用户可以考虑选用。 

6、胶粘剂与防护膜的混合： 

非金属隐形防护膜的混合可以采用多种方式，最简单实用的是采用机械印刷的方式，胶质填料与膜粘合的厚度比例，如果膜厚为0.2mm，则粘合总厚度不宜超过0.5mm，如果膜厚为0.5mm，则混合后的总厚度不宜超过1mm，基本原则是胶质填料不应超过膜的厚度，较好情况是胶质填料占与膜结合的总厚度的1/2弱；所有混合均以双层结构为准则，即底层应使用200nm～100nm大小的胶质填料，待先涂布的底层基本干透之后才可以涂布表层，表层可涂布60～50nm，40～30nm，25～15nm等不同级次的胶质填料，其级次的大小等级应与底层相对应，即底层填料大面层也大，底层填料为小级次，则面层也宜为小级次；如果为了防护效果或者节省填料厚度，也可以考虑使用大级次底层结合小级次表层。 

7、防护多层膜介绍： 

多层膜，除了在膜上印刷非金属隐形涂料之外，多层膜一般采用其它方法制作。主要因为：a、多层膜之间磁性材料多为纳米级，且 厚度均不超过20毫米(mm)，薄度不超过5纳米(nm)，大多50纳米～300微米左右B、非金属隐形材料与膜结合的方式不同，目前比较流行的工艺是：1真空蒸发法；2电沉积法3真空溅射法等C、各层膜之间填料磁性极向不同，厚薄不同，磁性材料成份不同。因此磁性多层膜是一个非常复杂的共聚物，本文记载磁性多层膜的基本情况，不介绍多层膜的制作。 

具体实施方式部分全文完，下面为注释。 

注^①：磁石，又名偏铁酸亚铁盐，分子式Fe[FeO₂]₂分子量231.54，密度5.18g/cm³，熔点1594.5℃，摩尔质量231.533g/mol，是一种具有磁性的黑色晶体，俗称吸铁石、天然磁石、磁性氧化铁，四氧化三铁等，是一种复杂的氧化物。其中1/3是Fe²⁺，2/3Fe³⁺，可以看作是由FeO·Fe₂O₃形成的化合纯净物，而不是混合物。实质上是一种偏铁酸亚铁盐，分子式Fe[FeO₂]₂括号内的是Fe³⁺，括号外的是Fe²⁺，潮湿状态下偏铁酸亚铁盐容易氧化成三氧化二铁，它不溶于水、不溶于碱，不溶于酸，但非天然的磁石溶于酸，也不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。在常态下它是一种基本不导电的偏铁酸亚铁盐，在成份相同的情况下，耐击穿电压越高材料品质越优秀，其实质区别是：一个是离子化合物，一个是三氧化二铁和氧化亚铁的化合物+混合物。 

注^②：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速，定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹等)时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置，由此可见，飞机要想不被雷发现，除了超低空飞行避开雷达波的探测外，就得想办法降低对雷达波的反射，使反射雷达波弱到敌方无法辨别的地步。这里有一个衡量飞行器雷达回波强弱的物理量：雷达散射截面积(英文名称Radar Cross-Section，缩写为RCS)，即指飞机对雷达波的有效反射面积，雷达隐身的方法是采用各手段来减小飞机的的RCS。例如美国的B-52轰炸机的RCS大于 100平方米，很容易被雷达发现，而与它同类的采用了隐身技术的轰炸机B-2的RCS约为0.003平方米，相当于一只水鸟的雷达反射截面，就是说，当B-2从头顶飞过，监视雷达的人，在雷达的接收仪器上看到了光点，会认为是一只鸟。而且远距离时可能什么都没看见，一般雷达很难探测到它。历史的记录是：如1991年1月19日伊拉克首都巴格达被美军的F-117隐身飞机袭击成功，巴格达的防空部门几乎来不及任何反应，第二次伊战期间，设防严密的巴格达市内95％的目标都是由F-117在夜间进行轰炸的，并且美军始终没有损失一架F-117。这个例子说明：在隐形技术发展的今天，一国的空防可以等于零！掌有隐形技术的国家可以任意出入没有掌握此技术的国家。因此现阶段世界各国都在争相开发雷达隐身技术，我国的三代机歼10因采用了本隐形涂料的初级形式，估计RCS在0.03平方米左右，这个数值低于F-16的1.0，米格29的3.0，苏27的5.0，不如F-22的0.0065平方米。我国的四代机歼20采用了改进方式估计RCS约为0.003平方米左右。由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，如发动机的进气道和尾喷口、飞机上的凸出物和外挂物、飞机各部件的边缘和尖端等，目前用来减小飞机RCS的主要途径有两种，一是改变飞机的外形和结构，二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料，本材料主要从第二种的角度来帮助飞机等实现使RCS达到最小值。从技术层面讲一架现代先进的高端飞机完整的隐形至少需要三、四种不同功能的隐形材料，用于飞机的各个不同部位。因为实际上一架飞机各个部位对涂敷材料的要求有很大的差别。随着科学技术的进步也许有一天仅用一种材料就能完全解决所有的雷达隐身问题，我们期待这一天早日到来。 

注^③：本文使用计量标准为长度：1米(m)＝1000毫米(mm) 

                            1毫米(mm)＝1000微米(um)， 

                            1微米(um)＝1000纳米(nm)。 

重量：1公斤＝1000克(g)，1克(g)＝1000毫克(mg)。 

注^④：隐形材料配料的计算方法：因配方公布的是材料的分子形式，并非质量形式，所以在实际操作配方的配料计算与称料环节中，还 应将配方的分子式转变为质量形式，有必要在此作更详细介绍，举例如下： 

1、已知配方如后：偏铁酸亚铁盐〔Fe〔FeO₂〕₂〕82.6％，氧化铕〔Eu0〕4％，硼〔B〕6％钴，〔Co〕3％，氧化镝〔Dy₂O₃〕2％，铽〔Tb〕1％，软磁合金(Fe₉₁Zr₇B₂)0.15％，钛〔TiO₂〕0.5％，铌〔Nb〕0.35％，铜〔Cu〕0.3％，镓〔Ga〕0.1％，该配方元素分布均为原子分数； 

2、设所用材料纯度均为100％； 

3、熔炼量为300kg/炉； 

4、每炉原材料份量的计算： 

第一步查出各元素的相对原子质量： 

Fe〔FeO₂〕₂＝55.845×3+16×4＝231.535； 

EuO＝151.964+16＝167.964；B＝10.811； 

Co＝58.933；Dy₂O₃＝162.5×2+16×3＝373； 

Fe₉₁Zr₇B₂＝55.845×91+91.224×7+10.811×2＝5742.1 

Tb＝158.925；TiO₂＝47.867+16×2＝79.867； 

Nb＝92.906；Cu＝63.546；Ga＝69.723； 

第二步计算出各成分原子质量数和配方总质量数： 

〔Fe〔FeO₂〕₂〕82.6％＝231.535×82.6＝19124.79 

〔EuO〕4％＝167.964×4＝671.856 

〔B〕6％＝10.811×6＝64.866 

〔Co〕3％＝58.933×3＝176.8 

〔Dy₂O₃〕2％＝373×2＝746 

〔Tb〕1％＝158.925×1＝158.925 

〔Fe₉₁Zr₇B₂〕0.15％＝5742.1×0.15＝861.315 

〔TiO₂〕0.5％＝79.867×0.5＝39.93 

〔Nb〕0.35％＝92，906×0.35＝32.52 

〔Cu〕0.3％＝63.546×0.3＝19.06 

〔Ga〕0.1％＝69.723×0.1＝6.972 

配方总质量数为：19124.79+671.856+64.866+176.8+746+158.925+861.315+39.93+32.52+19.06+6.972＝21903. 

第三步求出各种元素的质量百分数： 

各元素的质量百分数＝某种成分元素的原子质量数/原子质量的总质量数×100％； 

〔Fe〔FeO₂〕₂〕＝19124.79÷21903×100％＝87.32％ 

〔EuO〕＝671.856÷21903.×100％＝3.07％ 

〔B〕＝64.866÷21903×100％＝0.3％ 

〔Co〕＝176.8÷21903×100％＝0.81％ 

〔Dy₂O₃〕＝746÷21903×100％＝3.41％ 

〔Tb〕＝158.925÷21903×100％＝0.73％ 

〔Fe₉₁Zr₇B₂〕＝861.315÷21903×100％＝3.93％ 

〔TiO₂〕＝39.93÷21903×100％＝0.18％ 

〔Nb〕＝32.52÷21903×100％＝0.15％ 

〔Cu〕＝19.06÷21903×100％＝0.09％ 

〔Ga〕＝6.972÷21903×100％＝0.03％ 

第四步按每炉300公斤计算出各元素的添加量： 

〔Fe〔FeO₂〕₂〕＝87.32％×300公斤＝261.96公 

〔EuO〕＝3.07％×300公斤＝9.21公斤 

〔B〕＝0.3％×300公斤＝0.9公斤 

〔Co〕＝0.81％×300公斤＝2.43公斤 

〔Dy₂O₃〕＝3.41％×300公斤＝10.23公斤 

〔Tb〕＝0.73％×300公斤＝2.19公斤 

〔Fe₉₁Zr₇B₂〕＝3.93％×300公斤＝11.8公斤 

〔TiO₂〕＝0.18％×300公斤＝0.54公斤 

〔Nb〕＝0.15％×300公斤＝0.45公斤 

〔Cu〕＝0.09％×300公斤＝0.27公斤 

〔Ga〕＝0.03％×300公斤＝0.09公斤 

注^⑤、待续。 

Claims (4)

1.一种非金属隐形材料，其特征是：各种波段雷达很少探测和探测不到的材料，这种材料主要由磁石、纳米稀土永磁材料(如：铕、钴、钕、钐、镨、镝、铽、铁、锌、钡、锶、铜、硼、钛及它们的氧化物)，纳米微晶软磁材料(如：Fe-M-B系M＝Zr、Ta、Mo、Hf，锰铁氧体、锌铁氧体)，纳米磁膜材料(如：FeSiO₂、CoCu、CoAg)等元素，按需求由一种或数种取舍组成，该材料制成的应用品，可以达到对厘米波、毫米波、红外线、可见光的隐形，其效果在雷达波显示图象中倾向于很小或无反应。

2.根据权利要求1所述的非金属隐形材料，其特征是：无机纳米复合粉末，经机械球磨等现代先进的物理制备方法制成，它包括粗破碎细破碎多级次研磨，烧结回火，辅助物融合充磁等工艺，其具体应用尺度范围是任意形状的30毫米〔mm〕～0.1纳米〔nm〕。

3.根据权利要求2所述的非金属隐形材料，其特征是：任意形状的30毫米〔mm〕～0.1纳米〔nm〕的复合粉末，添加辅助物经相应工艺制成隐形应用品时，可分为大小不同级次的永磁结构成分〔A〕、与软磁结构成分〔B〕的复合组合方式，如：A-A，B-B，A-B，B-A，制成相应结构的雷达隐形涂料、隐形防护服、隐形防护膜。

4.根据权利要求3所述的非金属隐形材料，其特征是：隐形防护服、隐形防护膜等应用品，对人类视觉的可见光隐形时，当表面材料为永磁材料时是固定隐形方式，当表面材料是软磁材料时，增加充断电或充断磁装罝是机动隐形方式。

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