1.微波吸收材料和隱身技術
隱身技術是當前舉世矚目的重大軍事技術,在現代戰爭中顯示了巨大的威力。1989年,美國入侵巴拿馬,兩架美國F117型隱身戰鬥機躲過巴拿馬雷達的警戒,突襲駐紮在巴拿馬首都附近的巴拿馬國防軍,迅速解除了巴方的武裝抵抗,使這次入侵在極短的時間內獲勝,實現了美國的政治目的。
1991年海灣戰爭一爆發,美國又故技重演,使用一架F117A 型隱身戰鬥機開路,避開伊拉克雷達的警戒,悄然飛達伊拉克首都巴格達,向伊拉克的指揮中心——巴格達的通信大樓投去一枚900千克重的激光製導炸彈,炸毀了通信大樓,贏得了戰爭的主動權。據統計,美國的這種隱身飛機在整個海灣戰爭期間共執行127次任務。多架次的空襲任務,先後攻擊了包括伊拉克總統府、空軍司令部在內的主要目標,均未被敵方的防空雷達發現,做到了無一損傷。這就是現代隱身技術在現代化戰爭中所發揮的威力。隱身技術是一門綜合技術,涉及到新材料、信息處理和精密測試等尖端技術,在美國,它和星球大戰計劃及核技術一起被列為國防三大高技術。在隱身技術中,微波吸收材料占有十分重要的地位。現代雷達探測敵方飛機、軍艦、坦克等軍事目標時,是通過發射強脈衝信號,然後接收從軍事目標反射回來的信號進而使用計算機處理信息後實現的。如果在有關的軍事目標表麵塗覆了微波吸收材料,將投射來的信號大量吸收掉,反射回去的信號就變得十分微弱,雷達就不能發現這一目標。通常,我們可用雷達有效反射麵積來反映雷達探測軍事目標的能力的大小。雷達有效反射麵積越大,雷達探測到軍事目標的能力就越強。如果在轟炸機或戰鬥機表麵塗覆微波吸收材料,就可使雷達有效反射麵積大大減小。例如,美國早先的B52型轟炸機,因表麵未塗覆微波吸收材料,其雷達有效反射麵積為100平方米,而塗覆有微波吸收材料的B2型隱身轟炸機的雷達有效反射麵積隻有0.3平方米左右。這就是說,如果雷達對B52型轟炸機的發現距離為100千米的話,則同一雷達對B2型轟炸機的發現距離將縮短到23千米,這樣就使雷達的作用和威力大大降低,從而使轟炸機能很好地重創敵方、保護自己。由此可知,理想的微波吸收材料是指能完全吸收投射到其表麵的電磁波能量的特殊功能材料。
微波吸收材料主要是利用電磁波在材料中傳播時通過有關的電損耗、介電損耗或磁損耗等轉換成熱能而產生吸收作用。由於磁介質型的微波吸收材料成本較低,吸收效率高,因此是目前應用最多,同時也是很有發展潛力的新型微波吸收材料。
微波吸收材料除了可用於隱身技術外,塗覆在雷達、通信設備機身、天線設備上,還可減小外界幹擾,提高設備的靈敏度或提高通信質量;也可塗覆於房間的牆壁上做成微波暗室,以保證微波測試不受周圍環境的影響,提高測試精度、效率和保密性;它還能消除電視重影,消除家用電器的電磁幹擾等。因此這類功能材料在軍用和民用方麵都具有十分廣泛的應用潛力。
2.特大磁致伸縮新材料
磁致伸縮現象是指磁性材料在磁場中被磁化後,其外形尺寸發生伸長或縮短的現象。尺寸變化的大小通常隨著磁場強度的增大而增大,待磁場強度增大到一定值,材料的長度便不再隨磁場強度的進一步增大而改變。這時材料長度的相對變化率稱為飽和磁致伸縮係數。以往的一些磁性材料,這一係數的大小隻有百萬分之一或十萬分之一,這就意味著,一根原長為1米的材料,在較強磁場作用下,它的長度變化量隻有1/1000毫米或1/100毫米。由於這一數值非常小,所以應用價值不大。
這類材料具有很大的應用潛力,如可用於製造強力超聲波發生器,這是工業上廣泛使用的超聲波清洗設備的關鍵部件;也可用來製造聲呐,用於探測水下潛艇、魚群等目標以及完成海洋油田探測、海底地形測繪等任務;還可控製激光透鏡聚焦以及望遠鏡、電子顯微鏡、透鏡聚焦、照相機自動聚焦等,以執行微小距離的產生和高精度測量、控製的任務;還可做成機器人用的各種功能元件、無熱膨脹或負熱膨脹的元器件和新型電機延時元件等。據報道,僅超聲波方麵的應用,每年所用材料的總值可達數百萬美元;而在油壓機械及機器人方麵的應用,美國市場就更大,估計每年可達五億美元。
3.磁性多層膜材料
目前研究得非常廣泛的磁性多層膜材料主要是由鐵、鈷等鐵磁性金屬或合金和其他金屬或合金的薄膜所組成的,每層薄膜的厚度一般為5~50納米,總的層數可多達10~200層。它們的製備方法大多采用濺射或蒸發。由於每層厚度僅僅幾納米到幾十納米,從廣義上說,這也是一種納米固體材料,它往往顯示出奇特的磁性能。