第一篇:隱身材料的發(fā)展現(xiàn)狀及研究進(jìn)展
功能材料學(xué)
隱身材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
摘要:介紹了隱身材料的分類,以及隱身材料的研究現(xiàn)狀。主要介紹了微波隱身材料,紅外隱身材料和激光隱身材料的特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上在此基礎(chǔ)上,介紹了納米隱身材料和紅外、雷達(dá)的兼容隱身材料,并指出多頻譜兼容隱身是未來隱身材料發(fā)展的趨勢。
關(guān)鍵詞:隱身技術(shù),吸波材料,發(fā)展趨勢,多頻兼容隱身
隨著電子科技的迅速發(fā)展,雷達(dá),毫米波,紅外,激光,聲波等探測技術(shù)趨于成熟,使得未來戰(zhàn)場上武器系統(tǒng)特別是一些大型的作戰(zhàn)武器,如飛機(jī)、坦克、導(dǎo)彈、艦艇等所面臨的威脅日益增加。為了提高在戰(zhàn)場上的生存能力、防御能力和攻擊能力的隱身技術(shù)普遍受到了世界各國的高度重視[1]。隱身技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵在于隱身材料技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)代化的戰(zhàn)爭對吸波材料的性能提出了越來越高的要求,一般傳統(tǒng)意義的吸波材料已經(jīng)很難滿足薄、輕、寬、強(qiáng)的綜合要求,各國都在積極開發(fā)新型的吸波材料。
通常說的隱身技術(shù)是指在一定探測環(huán)境中控制、降低各種武器裝備的特征信號,使其在一定范圍內(nèi)難以被發(fā)現(xiàn)、識別和攻擊的技術(shù)。隱身技術(shù)作為一項(xiàng)高技術(shù),與激光武器,巡航導(dǎo)彈被稱為軍事科學(xué)史最新的三大技術(shù)成就,成為現(xiàn)代軍事研究的關(guān)鍵技術(shù)。隱身技術(shù)一般可分為微波隱身技術(shù),紅外隱身技術(shù),聲隱身技術(shù)和激光隱身技術(shù)。隱身材料是隱身技術(shù)的重要組成部分,它的發(fā)展在很大程度上決定了隱身技術(shù)的發(fā)展。
1.隱身材料的分類
隱身材料的分類方法有很多種,相應(yīng)于隱身技術(shù)的分類,可分為微波隱身材料,紅外隱身材料,聲隱身材料,激光隱身材料和多功能隱身材料。由于雷達(dá)的工作波段大部分在微波段(1m-1mm),因此該技術(shù)稱為微波隱身技術(shù)[1]。1.1 微波隱身材料
雷達(dá)是探測武器特別是飛行器的最可靠地方法,它是利用電磁波發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定其位置的設(shè)備。吸收雷達(dá)波的材料稱為雷達(dá)吸波材料,簡稱吸波材料[2]。吸波材料是指能吸收投射到它表面的電磁波能量,并通過材料的介質(zhì)損耗使電磁波能量轉(zhuǎn)化為熱能或其它形式的能量而耗散掉的一類材料。它的工作原理與材料的電磁特性有關(guān)。該材料一般應(yīng)具備兩個(gè)特
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性,即波阻抗匹配性和衰減特性。波阻抗匹配特性即入射電磁波在材料介質(zhì)表面的反射系數(shù)最小,從而盡可能的從表面進(jìn)人介質(zhì)內(nèi)部;衰減特性指進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波被迅速吸收。損耗大小,可用電損耗因子和磁損耗因子來表征[3]。對于單一組元的吸收體,阻抗匹配和強(qiáng)吸收之間存在矛盾,有必要進(jìn)行材料多元復(fù)合,以便調(diào)節(jié)電磁參數(shù),使它盡可能在匹配條件下,提高吸收損耗能力。
吸波材料可分為傳統(tǒng)吸波材料和新型吸波材料。傳統(tǒng)吸波材料以強(qiáng)吸收為主要目標(biāo),常用的材料有鐵氧體、金屬微粉、鈦酸鋇、碳化硅、石墨、導(dǎo)電纖維等[4]。它們通常都存在吸收頻帶窄、密度大等缺點(diǎn)。新型吸波材料包括納米材料、多晶鐵纖維、“手征”材料、導(dǎo)電高聚物及電路模擬吸波材料等,要求滿足“薄、寬、輕、強(qiáng)”等特點(diǎn),即厚度薄,吸收頻帶寬,重量輕,力學(xué)性能強(qiáng)。
吸波材料還可以可分為導(dǎo)電損耗型、介電損耗型和磁損耗型三類[5]。(1)當(dāng)導(dǎo)電型吸波材料受到外界磁場感應(yīng)時(shí),會在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流又產(chǎn)生與外界磁場方向相反的磁場,從而與外界磁場相抵消,達(dá)到對外界電磁場的屏蔽作用。非磁性金屬粉末、石墨和導(dǎo)電高分子等屬于導(dǎo)電損耗型;(2)碳化硅、鈦酸鋇等屬于介電損耗型吸波劑,其機(jī)理主要是介質(zhì)的極化弛豫損耗;(3)鐵氧體、鐵磁性金屬粉等屬于磁損耗型,它們主要是通過磁滯損耗、鐵磁共振和渦流損耗等機(jī)制大量吸收電磁波的能量,并將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能來達(dá)到吸波效果。
按工藝方法可分為涂覆型和結(jié)構(gòu)性。前者是將吸收劑與粘結(jié)劑混合后涂敷于目標(biāo)表面形成吸波涂層,是一種吸波的高分子復(fù)合涂料。這種涂料具有反射率低,響應(yīng)頻帶寬,輕且薄等特點(diǎn)。后者具有承載和吸收雷達(dá)波的雙重功能,通常是將吸收劑分散在層狀結(jié)構(gòu)材料中,或是透波性能好、強(qiáng)度高的高聚物復(fù)合材料(如玻璃鋼,芳綸纖維復(fù)合材料)作面板,夾芯采用蜂窩狀、波紋體或角錐體的夾芯結(jié)構(gòu)。1.2 紅外隱身材料
紅外探測系統(tǒng)是依靠探測目標(biāo)自身和背景的輻射差別來發(fā)現(xiàn)和識別目標(biāo)[6]。紅外隱身材料主要通過降低目標(biāo)表面的紅外發(fā)射率和絕對溫度,改變目標(biāo)的紅外輻射特征,降低武器在紅外波段的亮度,改變武器在紅外熱像儀中的形狀,降低其被發(fā)現(xiàn)和識別的概率[7]。紅外隱身區(qū)域包括近紅外波段(0.76~3.00um)、中紅外波段(3~6um),遠(yuǎn)紅外波段(6~l5um)和極遠(yuǎn)紅外波段(15~1000um)[1]。但由于所受的大氣窗口的限制,紅外探測器的實(shí)際工作波段為 3—5um和8—14um。
紅外隱身材料的目的就是使目標(biāo)和背景的輻射能量差減小到紅外探測器探測不到或識
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別不出的程度,因此對紅外隱身材料,一方面要求其與背景的輻射能量差要小,另一方面要求其響應(yīng)頻帶要寬,即要求該材料的覆蓋波段為 3—5um和 8—14um,同時(shí)要有利于實(shí)現(xiàn)多波段兼容。
由斯蒂芬一玻耳茲曼定律 :E = 4εδT4 其中ε為物體的發(fā)射率,δ為斯蒂芬一玻耳茲曼常量,T為目標(biāo)的絕對溫度.從玻耳茲曼定律可以看出,實(shí)現(xiàn)紅外隱身最有效的途徑是降低材料的發(fā)射率和控制目標(biāo)的表面溫度[8],所有對應(yīng)的常用材料有降溫材料和低發(fā)射率材料。1.2.1 降溫材料
降溫材料是降低目標(biāo)熱輻射的最有效的材料。目前已見報(bào)道的有隔熱材料和相變材料。隔熱材料一般是泡沫塑料和陶瓷材料。在近年來的研究,發(fā)現(xiàn)中空微珠的隔熱降溫效果較好,而且當(dāng)其用量小于 20%時(shí),中空微珠對涂層的發(fā)射率基本沒有影響[9]。正在興起的相變材料目前正受到越來越廣泛的關(guān)注,人們也開始研究把它作為紅外隱身材料。相變材料在發(fā)生物相轉(zhuǎn)變時(shí),伴隨吸熱、放熱效應(yīng)而引起溫度變化,利用這種特性可以從溫度上對目標(biāo)的熱輻射能量加以控制。1.2.2低發(fā)射率材料
低發(fā)射率材料主要有涂敷型和薄膜型兩類,但因?yàn)楸∧ば筒牧铣杀据^昂貴,制作復(fù)雜,難以在武器中得到實(shí)際應(yīng)用,因此目前國內(nèi)外研究的重點(diǎn)主要在低發(fā)射率涂料方面,它由吸收劑(顏料)、粘合劑(基料)[10]和添加劑組成。紅外隱身涂層是由紅外隱身涂料在裝備表面上涂制而成,按其構(gòu)成的涂層數(shù)可以分為單層和多層復(fù)合涂層。單層涂層由同一種涂料涂成的涂層,而多層涂層則考慮到多波段、與雷達(dá)波及激光隱身涂層兼容,由不同涂料組成。1.3 激光隱身材料
激光的方向性強(qiáng)、單色性好、相干性和亮度好。它與普通微波雷達(dá)相比,還具有分辨力高、抗干擾能力強(qiáng)、隱蔽性好等優(yōu)勢。激光隱身以近紅外到中紅外區(qū)作為激光器的主要工作波,其中1.06um為激光隱身的重點(diǎn)[11]。激光隱身是通過降低目標(biāo)對激光的回波信號,使目標(biāo)具有低可探測性。要實(shí)現(xiàn)激光隱身,必須減少目標(biāo)的激光雷達(dá)散射截面。激光雷達(dá)散射截面(LRCS)[12]是描述目標(biāo)對照射到它上面的激光的散射能力的物理量,用于評價(jià)目標(biāo)的激光隱身效果。
激光隱身材料通常對激光信號吸收強(qiáng),從而降低了激光反射信號,還可以改變發(fā)射激光的頻率,使回波信號偏離激光探測波段。激光隱身材料從使用方法上可分為涂覆型和結(jié)構(gòu)型,其中以涂覆型材料最適合,因?yàn)樗鼉r(jià)格低,使用方便,適用與各種目標(biāo)和目標(biāo)的各種位
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置。其他類型的激光隱身材料尚未見具體報(bào)導(dǎo)。.隱身材料的應(yīng)用
在民用上,吸波材料主要應(yīng)用與建材中,目前主要研究和開發(fā)一些質(zhì)量輕、頻帶寬、多功能的新型建筑吸波材料。建筑吸波材料在電磁波防護(hù)領(lǐng)域,較常用的手段是電磁屏蔽防護(hù)。為克服電磁屏蔽所帶來的電磁波高反射這一弊端,對某些屏蔽材料的性能要求已由過去的高反射調(diào)整為高吸收低反射[13]。例如混凝土吸波材料在工程上的應(yīng)用前景廣闊,它可以廣泛應(yīng)用于建筑物、橋、塔等處時(shí),可以防止雷達(dá)偽像。在通信基地,可以用來改善通信質(zhì)量。在機(jī)場、航標(biāo)、碼頭、電視臺和接收站附近的高大建筑物上,可以用來消除反射干擾,以盡量減輕電磁輻射對人們所造成的危害。另外,還可用于軍事隱身建筑領(lǐng)域、精密儀器廠、防電磁波干擾的科研部門以及國家保密單位的防信息泄露等部門
在軍事上,微波材料和紅外材料用在各種武器裝備上,特別是兼有兩者特性的隱身材料越來越受到人們的關(guān)注。例如,B-2隱身轟炸機(jī) 900m 表面噴涂有堅(jiān)韌的彈性體吸波涂層,F(xiàn)-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身部分金屬零件采用吸波涂層,F(xiàn)/A一18E/F飛機(jī)則采用密度很低且耐腐蝕性優(yōu)良的新型隱身材料[14]。這樣在很大程度上降低了目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)的幾率,從而提高裝備的生存能力、防御能力和攻擊能力。等離子體隱身材料材料因其耐高溫等特性主要用在航天與運(yùn)載火箭上[15]。在水上作戰(zhàn)時(shí),潛艇和魚雷最常用的手段,主要用聲納探測。將聲隱身材料應(yīng)用與潛艇上,可以減小其被發(fā)現(xiàn)的概率。.隱身材料展望
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,已經(jīng)有報(bào)道研發(fā)了多種隱身效果比較好的隱身材料。報(bào)道最多的有納米隱身材料和雷達(dá)與紅外兼容的復(fù)合材料[16]。3.1 納米隱身材料
納米隱身材料是目前隱身材料研究中一個(gè)非常活躍的熱點(diǎn),納米材料具有很多與眾不同的特異性能[17],主要表現(xiàn)為具有納米尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、界面效應(yīng)、納米非均勻性等特點(diǎn),使其在光、電、磁等物理方面具有獨(dú)特的性質(zhì),可導(dǎo)致微波的高磁導(dǎo)率、高磁損耗,實(shí)現(xiàn)微波的寬頻帶強(qiáng)吸收,而且具有兼容性好、質(zhì)量輕、厚度薄等特點(diǎn),是一 種 具 有 很大 發(fā) 展?jié)?力 的新一 代 隱身材料。國內(nèi)外研究的納米隱身材料主要有 :納米金屬和合金、納米金屬單層膜和多層膜、納米鐵氧體、納米導(dǎo)電聚合物、納米 SiC、納米碳纖維吸波材料等[18]。3.2 雷達(dá)與紅外兼容的復(fù)合材料
目前雷達(dá)在各種探測器中仍占主導(dǎo)地位, 而紅外技術(shù)在偵察、捕獲目標(biāo)和制導(dǎo)技術(shù)方面也
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已得到廣泛的應(yīng)用,因此,雷達(dá)和紅外隱身的兼容性將是今后研究的主要方向之一[19]。但由于雷達(dá)吸波材料與紅外隱身材料的隱身機(jī)理不同,使得它們的性能要求相互制約。雷達(dá)吸波材料要求高吸收率,低反射率;而紅外隱身材料要求低吸收率, 高反射率[]。要使同一種材料同時(shí)滿足以上兩種要求, 實(shí)現(xiàn)起來有相當(dāng)?shù)睦щy,大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)摻雜半導(dǎo)體填料[20]能滿足雷達(dá)與紅外兼容隱身的可能性。實(shí)現(xiàn)雷達(dá)和紅外兼容目前有兩條技術(shù)途徑: 一是研制一種雷達(dá)波高吸收、熱紅外低輻射的隱身材料;二是分別研制高性能雷達(dá)波吸收和熱紅外低輻射材料, 然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將其復(fù)合起來, 復(fù)合后其雷達(dá)波吸收性能和熱紅外低輻射性能仍能保持不變或變化不大[1]。
雷達(dá)波與紅外兼容主要包括毫米波與紅外兼容和厘米波與紅外兼容。毫米波與紅外兼容隱身材料主要用于導(dǎo)彈和地面武器裝備的隱身;厘米波和紅外兼容隱身材料主要用于軍用飛行器的隱身。國內(nèi)有多家單位在開展毫米波和紅外兼容隱身材料的研究。王智勇[21]等在毫米波吸波材料上涂覆一層紅外涂料,在一定的厚度范圍內(nèi),可以同時(shí)兼顧兩種性能,且雷達(dá)波吸收性能基本不變。但國內(nèi)對厘米波與紅外兼容隱身材料的研究甚少。
4.結(jié)語
隨著現(xiàn)代偵察和制導(dǎo)技術(shù)的多元化發(fā)展及各種先進(jìn)探測設(shè)備的相繼問世, 要求吸波材料將來發(fā)展成為能兼容厘米波、毫米波、紅外、激光等多種頻譜的隱身材料, 在同一目標(biāo)上使用的材料要求實(shí)現(xiàn)多個(gè)波段以上的多功能隱身材料一體化設(shè)計(jì)。因此,在未來的戰(zhàn)爭中, 適合一二個(gè)相應(yīng)頻段的吸波介質(zhì)將很難金后的探測系統(tǒng)具有實(shí)戰(zhàn)意義, 發(fā)展多頻段高性能隱身材料技術(shù)是未來隱身材料研究的重要方向。隱身材料正向著多頻譜,兼容性,智能化發(fā)展,研究“寬,薄,輕,強(qiáng)”的隱身材料一直是人們的追求。
參考文獻(xiàn)
[1]周馨我.功能材料學(xué).[M].北京;北京理工大學(xué)出版社,2011.234-280.[2] 楊詠來,寧桂伶.吸波材料及其研究進(jìn)展,化工進(jìn)展,2009,5(21):56-59.[3] 朱冠芳,吸波材料研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,工業(yè)技術(shù),2011(17):64-65 [4] 張健,張文彥,奚正平.隱身吸波材料的研究進(jìn)展[J].稀有金屬材料與工程,2008,37(4):504-507.[5]邱琴,張宴清,張雄.電磁波吸收材料的研究進(jìn)展[J].同濟(jì)大學(xué)材料與化工學(xué)院,2009,8:78-81.[6]游毓聰,杜仕國.熱紅外隱身材料的發(fā)展?fàn)顩r.河北化工,2006 29(3):6-8.[7]張?zhí)m,王璐,劉瓊.紅外隱身材料的研究進(jìn)展[J].洛陽理工學(xué)院學(xué)報(bào),2011,21(1):5-8.[8]付 偉.飛機(jī)的光電臆身技術(shù)[J].航空兵器,2001,(4):9-13.
功能材料學(xué) [9]費(fèi)逸偉,黃之杰,孫元寶.新型熱紅外偽裝涂料用填料中空微珠性能研究[J].紅外技術(shù),2003,25(3):55-59.
[10] 李靖宇,杜仕國,施冬梅.紅外隱身涂料粘合劑的研究進(jìn)展.表面技術(shù),2009,38(4):72-74.
[11]趙錦,陳宏書,王結(jié)良.激光隱身材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].西安工業(yè)大學(xué)材料與化工學(xué)院,2011,26:78-82 [12] 盧言利,張拴勤,呂緒良.激光隱身材料的研究新進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)網(wǎng)刊,2008,5:5-7. [13]孔魏,張凱.從吸波機(jī)理探析建筑吸波材料的應(yīng)用及展望[J].上海建材,2010,1:17-19.[14]哈恩華,黃大慶,丁鶴雁.新型輕質(zhì)雷達(dá)吸波材料的研究應(yīng)用及進(jìn)展[J].北京航空材料研究院,2009,3:55-59.[15] 韋萍蘭,何立萍.離子體隱身技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù),2009,5:22-25. [16] 張樹華.新型雷達(dá)吸波材料的發(fā)展和與應(yīng)用[J].軍事技術(shù),2004(12):25—27.
[17] 于海濤,莊海燕.納米隱身材料胡研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J].材料開發(fā)與應(yīng)用,2011,1:82-84.[18] 張衛(wèi)東,吳伶之.納米雷達(dá)隱身材料研究進(jìn)展[J].字航材料工藝,2011,3:1-4.[19] 閻宵霞.雷達(dá)/紅外兼容性隱身材料的研究進(jìn)展及發(fā)展方向[J].技術(shù)物理教學(xué),2010,18(3):46-48.[20] 馬格林,曹全喜,黃云霞.紅外和雷復(fù)合隱身材料——摻雜氧化物半導(dǎo)體 [J].紅外技術(shù),2005,25(4):77—80.
[21] 王智勇, 劉俊能, 熊克敏.兼具紅外隱身的八毫米雷達(dá)波吸收材料的研究[ J].材料工程, 1998,(11): 11.
第二篇:國外隱身材料發(fā)展新動向
國外隱身材料發(fā)展新動向
國外隱身技術(shù)及材料研究始于第二次世界大戰(zhàn)期間,起源于德國,發(fā)展于美國并擴(kuò)展到英國、法國、俄羅斯及日本等發(fā)達(dá)國家。美國目前擁有隱身飛行器裝備部隊(duì),并處于國際領(lǐng)先地位。俄羅斯、德、法、英、瑞典、加拿大、日本等國家也都在競相發(fā)展隱身技術(shù),并在新一代作戰(zhàn)飛機(jī)中廣泛應(yīng)用。
20世紀(jì)50年代,美國開始研究隱身技術(shù),70年代中期美國制定的綜合應(yīng)用多種隱身技術(shù)研制隱身飛機(jī)的“黑計(jì)劃”和研制過程一直處于嚴(yán)格的保密狀態(tài),直到80年代美國軍方才相繼公布了F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī)和B-2隱身轟炸機(jī)的外觀。迄今為止,美國已研制出10余種準(zhǔn)隱身飛機(jī)、8種隱身飛機(jī)、12種無人駕駛隱身飛機(jī)、7種準(zhǔn)隱身垂直/短距離起落飛機(jī)和直升機(jī)、多種準(zhǔn)隱身巡航導(dǎo)彈和其它類型導(dǎo)彈以及數(shù)種中、小型艦艇。其杰出代表是F-117A隱身戰(zhàn)斗機(jī)、B-2隱身轟炸機(jī)、F-22先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)隱身戰(zhàn)斗機(jī)和A-12先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī),均采用了不同類型的隱身材料。
F-117A是第一種按低可探測技術(shù)設(shè)計(jì)的實(shí)用型單座亞音速隱身攻擊戰(zhàn)斗機(jī),具有很好的雷達(dá)、紅外和目視隱身能力。F-117A以鋁合金結(jié)構(gòu)為主,機(jī)體表面幾乎全部涂覆了黑色的雷達(dá)吸波材料。部分結(jié)構(gòu)件,如翼梁、翼肋、大梁、機(jī)翼前緣、發(fā)動機(jī)艙、前機(jī)身、蒙皮及某些機(jī)內(nèi)部件被涂覆了鐵氧體涂料。一份報(bào)告指出,有6種不同種類的雷達(dá)吸波涂層用在F-117A上。
目前,美國空軍正著手對F-117A進(jìn)行改型,將在全天候?qū)Φ毓裟芰蛻?yīng)用F-22飛機(jī)隱身涂層技術(shù)兩方面進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后的型號為F-117MLU。
B-2于1989年開始試飛,1993年交付美國空軍使用,其900平方米外表面的95%涂覆一種具有不同厚度的韌性隱身涂層。B-2每次飛行后,都需要對其表面進(jìn)行掉屑、劃傷和腐蝕等方面的檢查,且在兩次飛行之間必須對損壞的蒙皮進(jìn)行修理。另外,這種韌性隱身涂層每五年要更換一次,在B-2的整個(gè)壽命期內(nèi),大約要更換4次,以保證它的隱身特性。
A-12又稱艦載隱身攻擊機(jī),將有可能成為美國海軍今后10年唯一的一種全新飛機(jī)。它具有20世紀(jì)90年代中期以后戰(zhàn)爭環(huán)境要求的低可探測性和縱深遮斷能力,將取代A-6E艦載攻擊機(jī)、S-3B反潛機(jī)和E-2C早期預(yù)警機(jī)。
YF-22A和YF-23A先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)于1990年分別試飛成功。其中,YF-22A被美國空軍認(rèn)定為21世紀(jì)初主力重型戰(zhàn)斗機(jī),代號為F-22,用于替代現(xiàn)役的F-15戰(zhàn)斗機(jī)。F-22綜合平衡了隱身性能、超音速巡航、敏捷性、可靠性和維護(hù)性的不同要求,其雷達(dá)反射截面積(RCS)為0.01~0.1平方米,且可像普通戰(zhàn)斗機(jī)一樣在任何天氣下使用和維護(hù)。
F-22采用了更先進(jìn)、更成熟的隱身材料:大量采用了復(fù)合材料結(jié)構(gòu),復(fù)合材料占整個(gè)結(jié)構(gòu)重量的26%;在重點(diǎn)部位(如進(jìn)氣道和機(jī)翼前后緣)采用了將吸波涂層涂覆于吸波結(jié)構(gòu)材料表面的方法,高頻雷達(dá)信號被表面吸波涂層吸收,低頻雷達(dá)信號則被吸波結(jié)構(gòu)材料吸收;發(fā)動機(jī)艙外蒙皮以復(fù)合材料取代鈦合金,既減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量,又提高隱身性能;發(fā)動機(jī)的推力換向和反推力噴管以及發(fā)動機(jī)周圍的構(gòu)件可能采用了陶瓷基復(fù)合材料,以提高對紅外和雷達(dá)波的吸收能力。另外,座艙蓋采用新開發(fā)的銦錫氧化物陶瓷鍍膜,透光率達(dá)到85%。F-22將于2005年投入使用。
美國研制的最新一代聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)JSF的隱身特性與F-117A、B-
2、F-22大致相同。據(jù)稱,要保持JSF的隱身特征將比前一代飛機(jī)所需工作量和費(fèi)用均減少90%。JSF的RCS為0.001平方米,相當(dāng)于高爾夫球大小。
歐洲戰(zhàn)斗機(jī)(EFA)于1988年開始研制,1991年在德國首飛。EFA在進(jìn)氣道中涂覆雷達(dá)吸波涂料以及使用了能散射雷達(dá)波的金沉積鍍層的座艙蓋,RCS為2平方米。
俄羅斯米格和莫斯科飛機(jī)生產(chǎn)聯(lián)合企業(yè)于1999年1月12日公布了最新一代(俄羅斯第五代)多用途軍用殲擊機(jī)1.44,據(jù)稱其隱身性能與美國F-22相當(dāng),RCS為2~3平方米。
日本三菱公司的SX-3戰(zhàn)斗機(jī)(F-16改進(jìn)型)的翼面為全復(fù)合材料,翼展加大的機(jī)翼前緣涂覆了雷達(dá)吸波涂料。
瑞典將隱身技術(shù)應(yīng)用于戰(zhàn)艦,新一代隱身戰(zhàn)艦YS2000是世界上RCS最小的戰(zhàn)艦。
目前,世界上正在研制的第四代超音速殲擊機(jī),機(jī)體結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料、翼身融合體和吸波涂層,使其真正具有了隱身功能,而電磁波吸收涂料和電磁、屏蔽涂料已開始在隱身飛機(jī)上涂裝。美國、俄羅斯等國家新一代空對地、地對空導(dǎo)彈的隱身正朝著輕質(zhì)、寬頻帶吸波、可噴涂、具有空氣動力學(xué)和熱穩(wěn)定性良好的隱身材料方向發(fā)展。《中國化工報(bào)》2002.11.12 文/朱航飛
第三篇:隱身材料
隱身材料
(stealth material)隱身材料是實(shí)現(xiàn)武器隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。武器裝 備如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等使用隱身材料后,可大大減小自身的信號特征,提高生存能力。隱身材料按頻譜可分 為聲、雷達(dá)、紅外、可見光、激光隱身材料、按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結(jié)構(gòu)材料。聲隱身材料包 括消聲材料,隔聲材料,吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復(fù)合體。主要用于新一代潛艇。雷達(dá)隱身材料能吸收雷 達(dá)波,使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波,從而達(dá)到隱身的目的。如日本研制的一種由電阻抗變換層和低阻抗諧振 層組成的寬頻帶高效吸波涂料,其中變換層由鐵氧體和樹脂混合組成,諧振層由鐵氧體導(dǎo)電短纖維和樹脂組成,在1~20吉赫的雷達(dá)波段上吸收率達(dá)20分貝以上。另外,一些由硅、碳、硼、玻璃纖維,以及某些陶瓷與有機(jī)聚 合物構(gòu)成的復(fù)合材料,有很高的機(jī)械強(qiáng)度,可用于制作部分結(jié)構(gòu)件,如飛機(jī)蒙皮、雷達(dá)天線罩等,同時(shí)又具有隱身 功能,這類材料稱為隱身結(jié)構(gòu)材料。紅外隱射材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機(jī)及其他軍用設(shè)施,使這些裝 備和設(shè)施的紅外輻射與背景基本達(dá)到一致,敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價(jià)鐵離子的材料作為 填充料,加到能透過紅外線的粘結(jié)劑中,可構(gòu)成紅外隱身涂料。可見光隱身材料通常由鋁粉、多屬氧化物粉和有 機(jī)物復(fù)合而成,或由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成,可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案,滿足可見光隱身的要求。激 光隱身材料用來對抗激光制導(dǎo)武器、激光雷達(dá)和激光測距機(jī),要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對 隱身材料來說,對某種探測手段的隱身性能好,往往對另一種探測手段的隱身性能就不好。例如,對激光探測的 隱身性能好,對紅外探測就不能隱身。這就是隱身材料的相容性問題。為解決這一問題,研制了兼容型隱身材 料,如雷達(dá)波、紅外兼容隱身材料,紅外、激光兼容隱身材料,雷達(dá)波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料等。這是當(dāng)前隱身材料的發(fā)展方向。1.雷達(dá)吸波材料
雷達(dá)吸波材料是最重要的隱身材料,其中尤以結(jié)構(gòu)型雷達(dá)吸波材料和吸波涂料最為重要,國外目前已實(shí)用的主要也是這兩類隱身材料。(1)結(jié)構(gòu)型雷達(dá)吸波材料
結(jié)構(gòu)型雷達(dá)吸波材料是一種多功能復(fù)合材料,它既能承載作結(jié)構(gòu)件,具備復(fù)合材料質(zhì)輕、高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),又能較好地吸收或透過電磁波,已成為當(dāng)前隱身材料重要的發(fā)展方向。
國外的一些軍機(jī)和導(dǎo)彈均采用了結(jié)構(gòu)型RAM,如SRAM導(dǎo)彈的水平安定面,A-12機(jī)身邊緣、機(jī)翼前緣和升降副翼,F(xiàn)-111飛機(jī)整流罩,B-1B和美英聯(lián)合研制的鷂-Ⅱ飛機(jī)的進(jìn)氣道,以及日本三菱重工研制的空艦彈ASM-1和地艦彈SSM-1的彈翼等均采用了結(jié)構(gòu)型RAM。近年來,復(fù)合材料的高速發(fā)展為結(jié)構(gòu)吸波材料的研制提供了保障。新型熱塑性PEEK(聚醚醚酮)、PES(聚醚砜)、PPS(聚苯硫醚)以及熱固性的環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺和異氰酸酯等都具有比較好的介電性能,由它們制成的復(fù)合材料具有較好的雷達(dá)傳輸和透射性。采用的纖維包括有良好介電透射性的石英纖維、電磁波透射率高的聚乙烯纖維、聚四氟乙烯纖維、陶瓷纖維,以及玻纖、聚酰胺纖維。碳纖維對吸波結(jié)構(gòu)具有特殊意義,近年來,國外對碳纖維作了大量改良工作,如改變碳纖維的橫截面形狀和大小,對碳纖維表面進(jìn)行表面處理,從而改善碳纖維的電磁特性,以用于吸波結(jié)構(gòu)。
美國空軍研究發(fā)現(xiàn)將PEEK、PEK和PPS抽拉的單絲制成復(fù)絲分別與碳纖維、陶瓷纖維等按一定比例交替混雜成紗束,編織成各種織物后再與PEEK或PPS制成復(fù)合材料,具有優(yōu)良的吸收雷達(dá)波性能,又兼具有重量輕、強(qiáng)度大、韌性好等特點(diǎn)。據(jù)稱美國先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(ATF)結(jié)構(gòu)的50%將采用這一類結(jié)構(gòu)吸波材料,材料牌號為APC(HTX)。
國外典型的產(chǎn)品有用于B-2飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼蒙皮的雷達(dá)吸波結(jié)構(gòu),其使用了非圓截面(三葉形、C形)碳纖維和蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中,吸波物質(zhì)的密度從外向內(nèi)遞增,并把多層透波蒙皮作面層,多層蒙皮與蜂窩芯之間嵌入電阻片,使雷達(dá)波照射在B-2的機(jī)身和機(jī)翼時(shí),首先由多層透波蒙皮導(dǎo)入,進(jìn)入的雷達(dá)在蜂窩芯內(nèi)被吸收。該吸波材料的密度為0.032g/cm,蜂窩芯材在6-18GHz時(shí),衰減達(dá)20dB;其它的產(chǎn)品如英國Plessey公司的“泡沫LA-1型”吸波結(jié)構(gòu)以及在這一基礎(chǔ)上發(fā)展的LA-
3、LA-
4、LA-1沿長度方向厚度在3.8~7.6cm變化,厚12mm時(shí)重2.8kg/m2,用輕質(zhì)聚氨酯泡沫構(gòu)成,在4.6~30GHz內(nèi)入射波衰減大于10dB;Plessey公司的另一產(chǎn)品K-RAM由含磁損填料的芳酰胺纖維組成,厚5~10mm,重7~15kg/m2,在2~18GHz衰減大于7dB。美國Emerson公司的Eccosorb CR和Eccosorb MC系列有較好的吸波性,其中CR-114及CR-124已用于SRAM導(dǎo)彈的水平安定面,密度為1.6~4.6kg/m2,耐熱180℃,彎曲強(qiáng)度1050kg/cm2,在工作頻帶內(nèi)的衰減為20dB左右。日本防衛(wèi)廳技術(shù)研究所與東麗株式會社研制的吸波結(jié)構(gòu),由吸波層(由碳纖維或硅化硅纖維與樹脂復(fù)合而成)、匹配層(由氧化鋯、氧化鋁、氮化硅或其它陶瓷制成)、反射層(由金屬、薄膜或碳纖維織物制成)構(gòu)成,厚2mm,10GHz時(shí)復(fù)介電數(shù)為14-j24、樣品在7~17GHz內(nèi)反射衰減>10dB。
在結(jié)構(gòu)吸波材料領(lǐng)域,西方國家中以美國和日本的技術(shù)最為先進(jìn),尤其在復(fù)合材料、碳纖維、陶瓷纖維等研究領(lǐng)域,日本顯示出強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。英國的Plesey公司也是該領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)。(2)雷達(dá)吸波涂料
雷達(dá)吸波涂料主要包括磁損性涂料和電損性涂料
磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成。目前國外航空器的雷達(dá)吸波涂層大都屬于這一類。這種涂層在低頻段內(nèi)有較好的吸收性。美國Condictron公司的鐵氧體系列涂料,厚1mm,在2~10GHz內(nèi)衰減達(dá)10~12dB,耐熱達(dá)500℃;Emerson公司的Eccosorb Coating 268E厚度1.27mm,重4.9kg/m2,在常用雷達(dá)頻段內(nèi)(1~16GHz)有良好的衰減性能(10dB)。磁損型涂料的實(shí)際重量通常為8~16kg/m2,因而降低重量是亟待解決的重要問題。
電損性涂料通常以各種形式的碳、SiC粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑,以介電聚合物為粘接劑所組成。這種涂料重量較輕(一般可低于4kg/m2),高頻吸收好,但厚度大,難以做到薄層寬頻吸收,尚未見純電損型涂層用于飛行器的報(bào)道。90年代美國Carnegie-Mellon大學(xué)發(fā)現(xiàn)了一系列非鐵氧體型高效吸收劑,主要是一些視黃基席夫堿鹽聚合物,其線型多烯主鏈上含有連接二價(jià)基的雙鏈碳-氮結(jié)構(gòu),據(jù)稱涂層可使雷達(dá)反射降低80%,比重只有鐵氧體的1/10,有報(bào)道說這種涂層已用于B-2飛機(jī)。(3)電路模擬吸收體和R卡
電路模擬吸收體是西方80年代研究的一種吸波機(jī)理和方法,它運(yùn)用等鏟電路技術(shù)對電阻片的電感、電容等參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),以衰減大部分入射能量。與電路模擬吸收體相關(guān)的設(shè)計(jì)問題是頻率選擇表面(FSS)設(shè)計(jì)。電路模擬吸收體可以由吸波材料中周期性金屬條、柵、片構(gòu)成的電阻片制成,也可以采用帶有刻蝕成專門設(shè)計(jì)的格網(wǎng)圖案的金屬或金屬陶瓷涂層的介質(zhì)薄膜或薄纖維織物,涂層材料和厚度決定電路模擬薄膜網(wǎng)格單元的有效電阻值;網(wǎng)格單元的循環(huán)間隔以及薄膜厚度的電性能可決定吸波體的電感和電容值。這種涂層可采用氣相沉積或?yàn)R射方法敷于介質(zhì)薄膜表面。典型的FSS有振子型、條帶型、正交線型、矩型、圓形等形狀。電路模擬吸收體圖案比較復(fù)雜,一般由多個(gè)薄膜層組成。每層的設(shè)計(jì)不同且沿整個(gè)吸波體厚度變化,層間距離由設(shè)計(jì)頻率確定。這種吸波體一般用于吸收寬頻帶電磁波,目前已用于隱身飛機(jī)座艙蓋、隱身雷達(dá)天線罩的設(shè)計(jì)。
另一類吸波材料是稱為R卡的電阻性薄膜和纖維織物。這些材料由介質(zhì)基體材料與非常薄的真空沉積層、濺涂金屬或金屬陶瓷組成。R卡可利用沉積厚度逐漸變化和/或電阻率逐漸變化的材料構(gòu)成分級涂層。R卡用于機(jī)翼時(shí),能較好地滿足氣動外形的要求。在吸收前緣表面的次行波方面也很有效。2.紅外隱身材料〔1〕
紅外隱身材料作為熱紅外隱身材料中最重要的品種,因其堅(jiān)固耐用、成本低廉、制造施工方便,且不受目標(biāo)幾何形狀限制等優(yōu)點(diǎn)一直受到各國的重視,是近年來發(fā)展最快的熱隱身材料,如美國陸軍裝備研究司令部、英國BTRRLC公司材料系統(tǒng)部、澳大利亞國防科技組織的材料研究室、德國PUSH GUNTER和瑞典巴拉居達(dá)公司均已開發(fā)了第二代產(chǎn)品,有些可兼容紅外、毫米波和可見光。近年來美國等西方國家在探索新型顏料和粘接劑等領(lǐng)域作了大量工作。新一代的熱隱身涂料大多采用熱紅外透明度
[影響] 隱身材料是隱身技術(shù)的重要組成部分。武器系統(tǒng)采用隱身材料可以降低被探測率,提高自身的生存率,增加攻擊性,獲得最直接的軍事效益。因此隱身材料的發(fā)展及其在飛機(jī)、主戰(zhàn)坦克、艦船、箭彈上應(yīng)用,將成為國防高技術(shù)的重要組成部分。
隱身材料是實(shí)現(xiàn)武器隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。武器裝 備如飛機(jī)、艦船、導(dǎo)彈等使用隱身材料后,可大大減小自身的信號特征,提高生存能力。隱身材料按頻譜可分 為聲、雷達(dá)、紅外、可見光、激光隱身材料、按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結(jié)構(gòu)材料。聲隱身材料包 括消聲材料,隔聲材料,吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復(fù)合體。主要用于新一代潛艇。雷達(dá)隱身材料能吸收雷 達(dá)波,使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波,從而達(dá)到隱身的目的。如日本研制的一種由電阻抗變換層和低阻抗諧振 層組成的寬頻帶高效吸波涂料,其中變換層由鐵氧體和樹脂混合組成,諧振層由鐵氧體導(dǎo)電短纖維和樹脂組成,在1~20吉赫的雷達(dá)波段上吸收率達(dá)20分貝以上。另外,一些由硅、碳、硼、玻璃纖維,以及某些陶瓷與有機(jī)聚 合物構(gòu)成的復(fù)合材料,有很高的機(jī)械強(qiáng)度,可用于制作部分結(jié)構(gòu)件,如飛機(jī)蒙皮、雷達(dá)天線罩等,同時(shí)又具有隱身 功能,這類材料稱為隱身結(jié)構(gòu)材料。紅外隱射材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機(jī)及其他軍用設(shè)施,使這些裝 備和設(shè)施的紅外輻射與背景基本達(dá)到一致,敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價(jià)鐵離子的材料作為 填充料,加到能透過紅外線的粘結(jié)劑中,可構(gòu)成紅外隱身涂料。可見光隱身材料通常由鋁粉、多屬氧化物粉和有 機(jī)物復(fù)合而成,或由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成,可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案,滿足可見光隱身的要求。激 光隱身材料用來對抗激光制導(dǎo)武器、激光雷達(dá)和激光測距機(jī),要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對 隱身材料來說,對某種探測手段的隱身性能好,往往對另一種探測手段的隱身性能就不好。例如,對激光探測的 隱身性能好,對紅外探測就不能隱身。這就是隱身材料的相容性問題。為解決這一問題,研制了兼容型隱身材 料,如雷達(dá)波、紅外兼容隱身材料,紅外、激光兼容隱身材料,雷達(dá)波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料等。這是當(dāng)前隱身材料的發(fā)展方向。
第四篇:我國水產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)評估研究進(jìn)展
我國水產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及風(fēng)險(xiǎn)評估研
究進(jìn)展
摘要:本文圍繞我國水產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估工作的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了水產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展和存在的問題,以及質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估的發(fā)展現(xiàn)實(shí)問題,從建立健全產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估規(guī)章制度、強(qiáng)化科學(xué)技術(shù)研究、深化國際交流與合作、加快人才隊(duì)伍建設(shè)、設(shè)立水產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估財(cái)政專項(xiàng)等方面提出了當(dāng)前推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估工作的政策建議。關(guān)鍵詞:水產(chǎn)品加工發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)評估
水產(chǎn)品是指水生的具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的動、植物性原料。按照生物學(xué)的分類方法,可分為魚類、甲殼動物、軟體動物、棘皮動物、腔腸動物、爬行類、藻類植物七大類。我國水產(chǎn)品來源于海洋業(yè)和內(nèi)陸水域兩個(gè)地方。我國是世界第一水產(chǎn)品大國,水產(chǎn)品總量占世界水產(chǎn)品總量的三分之一。我國水產(chǎn)品種類繁多,其中魚類達(dá)到3000多種,蝦類有300多種,蟹類600多種,貝類700多種,此外還包括腔腸動物、棘皮動物、兩棲動物和爬行動物中的一些水生種類。豐富的漁業(yè)資源為我國的水產(chǎn)品加工業(yè)提供了大量的加工原料,為水產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。下面我將就我國水產(chǎn)品加工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)在及風(fēng)險(xiǎn)評估研究進(jìn)展做幾點(diǎn)論述。
一.我國水產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
縱觀近幾年的發(fā)展現(xiàn)狀,中國的水產(chǎn)品加工企業(yè)和水產(chǎn)品加工產(chǎn)量一直在逐年增長,從1998年起,加工原料已經(jīng)連續(xù)3年突破一千萬頓,水產(chǎn)品加工所占的比例基本上保持在2.9%--3.0%之間。雖然我國水產(chǎn)品養(yǎng)殖具有一定的規(guī)模和優(yōu)勢,產(chǎn)品出口貿(mào)易有了較大的發(fā)展,但還存在許多的問題。
水產(chǎn)品加工區(qū)域發(fā)展不平衡。我國水產(chǎn)加工企業(yè)大多集中在沿海地區(qū),這些地區(qū)的政府部門對水產(chǎn)加工業(yè)十分重視,分別制定了相應(yīng)的優(yōu)惠政策,加上外資企業(yè)的積極介入,這些地區(qū)水產(chǎn)加工企業(yè)發(fā)展迅速,成為我國水產(chǎn)加工業(yè)的主力軍,加工品總量占全國的90%以上,沿海水產(chǎn)品加工相對于內(nèi)陸地區(qū)技術(shù)來說比較先進(jìn)、產(chǎn)品種類多、深加工產(chǎn)品質(zhì)量高。近年來,山東、浙江、福建、廣東、遼寧、江蘇、海南等省份的水產(chǎn)品加工業(yè)總產(chǎn)值占全國水產(chǎn)品加工業(yè)總產(chǎn)值的92.8%,從企業(yè)投資情況看,我國水產(chǎn)品加工企業(yè)投資也主要集中在浙江、山東、福建、廣東、遼寧等幾個(gè)沿海省份。
內(nèi)陸水產(chǎn)品加工原料主要是淡水產(chǎn)品,開發(fā)的產(chǎn)品主要是傳統(tǒng)產(chǎn)品,精深加工、技術(shù)含量高的產(chǎn)品較少;產(chǎn)品附加值和利潤率低;企業(yè)以個(gè)體私營為主,龍頭企業(yè)少、質(zhì)量參差不齊;產(chǎn)品主要在國內(nèi)銷售,出口產(chǎn)品少。
水產(chǎn)品加工能力薄弱。目前我國水產(chǎn)品加工產(chǎn)量僅為水產(chǎn)品總量的34.8%。日本、加拿大、美國和秘魯?shù)葒业乃a(chǎn)品加工產(chǎn)量達(dá)60%~90%。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界水產(chǎn)品產(chǎn)量的61%(8 600 萬t)用于多種類型的加工,59%(5 100 萬t)的加工產(chǎn)品是用于供人類直接消費(fèi)的冷凍、鹽漬和罐裝產(chǎn)品,剩余的為非食用目的。中國超過77%(3 700 萬t)的水產(chǎn)品為人類直接消費(fèi),其中大部分為新鮮類型,其余的被用來生產(chǎn)魚粉和其他產(chǎn)品,或直接作為水產(chǎn)養(yǎng)殖餌料。
水產(chǎn)品加工品比例與總產(chǎn)量不相稱,嚴(yán)重影響了我國漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。同時(shí),我國水產(chǎn)品加工企業(yè)的技術(shù)裝備有50%還處于20 世紀(jì)80 年代的世界平均水平,40%左右處于20 世紀(jì)90 年代水平,只有不到10%裝備達(dá)到目前世界先進(jìn)水平。隨著技術(shù)的進(jìn)步,對水產(chǎn)品進(jìn)行冷凍僅僅是一種保存方式,根本不能稱作“加工”,這樣計(jì)算的話,我國水產(chǎn)品的加工率就更低。在國際市場上,我國水產(chǎn)品幾乎只能作為原料和半成品出口,不僅售價(jià)低,而且由于缺乏市場競爭力,與漁業(yè)大國的地位不相稱。
水產(chǎn)品加工存在質(zhì)量安全隱患。近年來食品安全問題成了人們關(guān)注的焦點(diǎn),在人們關(guān)注肉類產(chǎn)品的同時(shí),對水產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題產(chǎn)生了質(zhì)疑,水產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題也成為不容忽視的問題之一。目前水產(chǎn)品質(zhì)量存在的突出問題主要表現(xiàn)在抗生素、激素、藥物、重金屬等的殘留問題以及微生物、甲醛等指標(biāo)的超標(biāo)現(xiàn)象。
水產(chǎn)品的質(zhì)量問題已成為水產(chǎn)品上市和出口的最大障礙。在國內(nèi)市場上,有些私營企業(yè)設(shè)備簡陋,衛(wèi)生條件差,工藝條件不嚴(yán)格,產(chǎn)品不進(jìn)行必要的檢驗(yàn)即流入市場;有的為獲取不正當(dāng)利益而不顧原料品質(zhì)好壞或在加工過程中摻假使雜,人為造成水產(chǎn)品的二次污染;在流通環(huán)節(jié),一些不法商販濫用添加劑甚至違禁藥物和化學(xué)制劑對水產(chǎn)品進(jìn)行保鮮處理,由于沒有統(tǒng)一的技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),又無
統(tǒng)一的貨源渠道,導(dǎo)致質(zhì)量參差不齊,嚴(yán)重侵犯了消費(fèi)者的權(quán)益。在國際市場上,一些出口水產(chǎn)品加工企業(yè)雖然已通過ISO 質(zhì)量認(rèn)證及HACCP 認(rèn)證,但是許多企業(yè)仍不嚴(yán)格按照HACCP 生產(chǎn),執(zhí)行情況不盡人意。目前具備較高認(rèn)證水平的企業(yè)還不多,其中同時(shí)獲得美國FDA認(rèn)證和歐盟認(rèn)證的企業(yè)則少之又少。
針對上述問題,業(yè)內(nèi)人士對我國未來水產(chǎn)品加工行業(yè)未來的發(fā)展方向提出了以下建議:大力推廣新型產(chǎn)品的研制與開發(fā),加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合力度,同時(shí),改變傳統(tǒng)的經(jīng)營理念,不斷提升水產(chǎn)品的經(jīng)營水平,保障加工水產(chǎn)品的質(zhì)量安全。二.風(fēng)險(xiǎn)評估
風(fēng)險(xiǎn)評估是近年來國際上出現(xiàn)的保證食品安全的一種新的模式,同時(shí)也是一門正在發(fā)展中的新興學(xué)科。其根本目標(biāo)在于保護(hù)消費(fèi)者的健康和促進(jìn)公平的食品貿(mào)易。1994年烏拉圭回合多邊貿(mào)易談判上形成的SPS協(xié)定(實(shí)施衛(wèi)生與動植物檢疫措施協(xié)定)中,要求各國政府采取的衛(wèi)生措施必須建立在風(fēng)險(xiǎn)評估的基礎(chǔ)上,以避免隱藏的貿(mào)易保護(hù)措施。并要求所采取的衛(wèi)生措施必須是非歧視性的,必須建立在充分的科學(xué)證據(jù)之上,依據(jù)有關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。從WTO的協(xié)議可以看出,WTO將“RISK(風(fēng)險(xiǎn))”作為評價(jià)各國衛(wèi)生措施和控制體系等效性的基礎(chǔ)而非“HAZARD”或“HACCP”。風(fēng)險(xiǎn)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)值,指的是對特定危害發(fā)生的可能性。援引FAO官員Hector M.Lupin的話:“可能在未來幾年內(nèi)HACCP的最主要的發(fā)展是與風(fēng)險(xiǎn)評估相結(jié)合。因此,對特定產(chǎn)品的特定危害的風(fēng)險(xiǎn)水平的改變加以評估,可能是對HACCP體系有效性的最直接的驗(yàn)證。”
農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估是制定食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù),也是突破農(nóng)產(chǎn)品技術(shù)性貿(mào)易措施的重要手段,對科學(xué)指導(dǎo)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全管理、促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有十分重要的意義。農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所、中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所、中國水產(chǎn)科學(xué)院、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院和農(nóng)業(yè)教學(xué)推廣單位等多個(gè)技術(shù)機(jī)構(gòu),以及 300 多個(gè)部級質(zhì)檢中心作為技術(shù)支撐,初步建立了一支風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測與評估專家隊(duì)伍,基本形成了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估工作格局。為加快推進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估工作,健全風(fēng)險(xiǎn)評估工作機(jī)制和內(nèi)部管理制度,農(nóng)業(yè)部印發(fā)了《國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估專家委員會章程》,規(guī)定了風(fēng)險(xiǎn)評估工作程序及委員若干相關(guān)要求等。另外,充分依托和利用風(fēng)險(xiǎn)評估專家委員會辦公室,先后組織一系列可行性調(diào)研活動和召開專家研討會,并編制相關(guān)重大規(guī)劃和報(bào)告,為專家委員
會分委員會、應(yīng)急工作小組的成立及探索其有效工作機(jī)制等若干問題進(jìn)行醞釀和謀劃。
(二)搭建了風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息平臺為有效開展農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警工作,在充分利用農(nóng)業(yè)部多年積累的例行監(jiān)測和普查數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)上建立 “農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測信息平臺”。平臺主體包括數(shù)據(jù)采集與標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)、監(jiān)測分析系統(tǒng)、風(fēng)險(xiǎn)評估與預(yù)警系統(tǒng)等。目前該平臺已全面完成硬件設(shè)備采購、機(jī)房改造和試運(yùn)行工作,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)上傳匯總和智能標(biāo)準(zhǔn)化功能,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和可視化展示功能,為農(nóng)業(yè)部門例行監(jiān)測和普查數(shù)據(jù)匯總,風(fēng)險(xiǎn)初步排序和摸底排查提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。
(三)不斷加大風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測力度為全面掌握農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全狀況,科學(xué)評估農(nóng)
國際水產(chǎn)品貿(mào)易市場的競爭,促進(jìn)了水產(chǎn)品生產(chǎn)的國際化。主要體現(xiàn)在水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的國際化,國際食品法典委員會(CAC)一直致力于制定食品衛(wèi)生規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),以促進(jìn)國際間食品貿(mào)易的發(fā)展,CAC現(xiàn)已制定有食品衛(wèi)生通則(CAC/RCP1985)等衛(wèi)生操作規(guī)范和水產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)水產(chǎn)方面的標(biāo)準(zhǔn)28項(xiàng),其中包括鮮魚、凍魚、咸魚、熏魚、魚罐頭、貝類、蟹類、龍蝦、低酸罐頭食品等水產(chǎn)食品生產(chǎn)的加工操作規(guī)范和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。對水產(chǎn)品安全衛(wèi)生的認(rèn)識與標(biāo)準(zhǔn)日趨統(tǒng)一,以HACCP為基礎(chǔ)的質(zhì)量管理規(guī)范在世界范圍內(nèi)逐漸推行,發(fā)達(dá)國家的水產(chǎn)品質(zhì)量控制與進(jìn)口的法規(guī)對發(fā)展中國家產(chǎn)生越來越大的影響。這種趨勢使水產(chǎn)品質(zhì)量的管理得到加強(qiáng),但也伴隨產(chǎn)生制造諸多技術(shù)貿(mào)易壁壘的問題,由于主要水產(chǎn)品進(jìn)口國都是發(fā)達(dá)國家,它們以科技和管理的優(yōu)勢較早的按WTO規(guī)則制定相應(yīng)水產(chǎn)品安全管理法規(guī),使發(fā)展中國家在水產(chǎn)品出口中備受制約。
魚類和貝類等水產(chǎn)品由于富含高品質(zhì)蛋白和其他必需營養(yǎng)素而成為人類健康膳食必不可少的一部分。許多海魚中豐富的不飽和脂肪酸和ω-3脂肪酸已經(jīng)被證實(shí)對人類心臟有保護(hù)作用,并且對孩童的健康成長發(fā)育有益[1]。然而,由于工業(yè)污染造成的汞及其化合物在水生生物中的富集給食用水產(chǎn)品帶來了由汞和甲基汞引起的健康隱患。因此,水產(chǎn)品中的汞與甲基汞的含量被列入了水產(chǎn)品的風(fēng)險(xiǎn)評估的內(nèi)容[2]。1水產(chǎn)品中汞及甲基汞的來源汞是土壤成分中的礦物元素之一,污染水體中的汞主要來自工業(yè)排放的廢水以及汞礦床的擴(kuò)散等,環(huán)境中的無機(jī)汞隨工業(yè)污染也會釋放到大氣中,后被降雨帶入溪流和海洋,據(jù)有關(guān)研究,北歐、北美內(nèi)陸偏遠(yuǎn)地區(qū)無明顯工業(yè)污染源的湖泊中魚體內(nèi)的汞濃度的升高就來源于大氣
汞的沉降[7]。水體中的無機(jī)汞在微生物作用下轉(zhuǎn)化成為容易被生物利用的甲基汞,魚體內(nèi)75%~95%的汞都是以甲基汞的形式存在,處于食物鏈高端的魚體內(nèi)含汞的濃度可比其生活環(huán)境中的汞濃度高100萬倍[3~7] 對水產(chǎn)品進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估可以預(yù)測水產(chǎn)品中可能出現(xiàn)的問題,對我們的水產(chǎn)加工產(chǎn)業(yè)具有重要的意義,同時(shí),為我國的水產(chǎn)品出口提供了有利的方向,有利于行業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):農(nóng)業(yè)部漁業(yè)局.2005 中國漁業(yè)年鑒[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社
耿獻(xiàn)輝.我國水產(chǎn)品質(zhì)量安全問題發(fā)生原因解析[J].中國漁業(yè)經(jīng)濟(jì)
勵(lì)建榮.論中國傳統(tǒng)食品的工業(yè)和現(xiàn)代化[J].食品工業(yè)科技
冷向軍.水產(chǎn)飼料污染的危害與防治.廣東飼料
楊潔彬等編.食品安全性.北京:中國輕工業(yè)出版社
劉寧,沈明浩等.食品毒理學(xué).北京:中國輕工業(yè)出版社
第五篇:隱身材料專題
隱身材料專題
一、各種隱身飛機(jī)發(fā)展歷程介紹
1、美國第一次正式提出發(fā)展隱身技術(shù)是在1973年.這一年.美國國防部下屬的先進(jìn)研究計(jì)劃局(DARPA)提出了一項(xiàng)代號“海弗藍(lán)”(Have Blue)的研究計(jì)劃.這就是隱身技術(shù)研究的開始,在“海弗藍(lán)”計(jì)劃中,DARPA對之前世界各國關(guān)于隱身技術(shù)的研究情況,以及隱身概念的提出情況進(jìn)行了總結(jié),甚至一直追溯到1936年最早的隱身飛機(jī)概念,當(dāng)時(shí)所提出的隱身飛機(jī)概念就是能夠不被肉眼發(fā)現(xiàn).不被雷達(dá)發(fā)現(xiàn),不被紅外探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),無法聽到聲音的飛機(jī)。
“海弗藍(lán)”計(jì)劃經(jīng)過一年多的進(jìn)展,向美國空軍提供了許多非常有價(jià)值的研究成果,有了這些成果的支持,美國空軍決定制造一架專用的驗(yàn)證機(jī),即試驗(yàn)性隱身技術(shù)試驗(yàn)機(jī)(XST)。2、3、第一種真正的 “隱身”轟炸機(jī)是美國的F—117戰(zhàn)術(shù)轟炸機(jī)。美國洛克希德公司從70年代中期開始執(zhí)行秘密研制 “隱身”戰(zhàn)斗機(jī)的 “臭鼬工程”計(jì)劃。1977年原型機(jī)試飛成功,1981年定型投產(chǎn)。F—117外型奇特,翼身融為一體,整個(gè)機(jī)身表面幾乎全部由多個(gè)小平面拼命而成,可將雷達(dá)波以各種角度散射,不能形成有效的回波。
在美國入侵巴拿馬和海灣戰(zhàn)爭轟炸伊拉克的空襲中,美國多閃成功地使用F—117執(zhí)行轟炸任務(wù),而一次也沒有被對方探測到。
4、世界先進(jìn)的隱形飛機(jī)
二、隱身材料分類及原理
隱身材料按頻譜可分為聲、雷達(dá)、紅外、可見光、激光隱身材料。按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結(jié)構(gòu)材料。這里便著重介紹幾類重要的隱身材料。
1、雷達(dá)吸波材料
它能吸收雷達(dá)波,使反射波減弱甚至不反射雷達(dá)波,從而達(dá)到隱身的目的。如日本研制的一種由電阻抗變換層和低阻抗諧振層組成的寬頻帶高效吸波涂料,其中變換層由鐵氧體和樹脂混合組成,諧振層由鐵氧體導(dǎo)電短纖維和樹脂組成,在1~20吉赫的雷達(dá)波段上吸收率達(dá)20分貝以上。雷達(dá)吸波材料中尤以結(jié)構(gòu)型雷達(dá)吸波材料和吸波涂料最為重要,國外目前已實(shí)用的主要也是這兩類隱身材料。A、結(jié)構(gòu)型雷達(dá)吸波材料
一種多功能復(fù)合材料,它既能承載作結(jié)構(gòu)件,具備復(fù)合材料質(zhì)輕、高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),又能較好地吸收或透過電磁波,已成為當(dāng)前隱身材料重要的發(fā)展方向。
碳纖維對吸波結(jié)構(gòu)具有特殊意義,近年來,國外對碳纖維作了大量改良工作,如改變碳纖維的橫截面形狀和大小,對碳纖維表面進(jìn)行表面處理,從而改善碳纖維的電磁特性,以用于吸波結(jié)構(gòu)。美國先進(jìn)戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機(jī)(ATF)結(jié)構(gòu)的50%將采用這一類結(jié)構(gòu)吸波材料。
B、雷達(dá)吸波涂料
雷達(dá)吸波涂料主要包括磁損性涂料、電損性涂料。
1)磁損性涂料主要由鐵氧體等磁性填料分散在介電聚合物中組成。目前國外航空器的雷達(dá)吸波涂層大都屬于這一類。這種涂層在低頻段內(nèi)有較好的吸收性。磁損型涂料的實(shí)際重量通常為8~16kg/m2,因而降低重量是亟待解決的重要問題。
2)電損性涂料通常以各種形式的碳、SiC粉、金屬或鍍金屬纖維為吸收劑,以介電聚合物為粘接劑所組成。這種涂料重量較輕(一般可低于4kg/m2),高頻吸收好,但厚度大,難以做到薄層寬頻吸收
2、納米復(fù)合隱身材料
納米材料的特性:表面效應(yīng),量子尺寸效應(yīng),小尺寸效應(yīng)
納米復(fù)合隱身材料的隱身機(jī)理
由于納米材料的結(jié)構(gòu)尺寸在納米數(shù)量級,物質(zhì)的量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)等方面對材料性能有重要影響。隱身材料按其吸波機(jī)制可分為電損耗型與磁損耗型。電損耗型隱身材料包括SiC粉末、SiC纖維、金屬短纖維、鈦酸鋇陶瓷體、導(dǎo)電高聚物以及導(dǎo)電石墨粉等;磁損耗型隱身材料包括鐵氧體粉、羥基鐵粉、超細(xì)金屬粉或納米相材料等。
金屬粉體(如Fe、Ni等)隨著顆粒尺寸的減小,特別是達(dá)到納米級后,電導(dǎo)率很低,材料的比飽和磁化強(qiáng)度下降,但磁化率和矯頑力急劇上升。其在細(xì)化過程中,處于表面的原子數(shù)越來越多,增大了納米材料的活性,因此在一定波段電磁波的輻射下,原子、電子運(yùn)動加劇,促進(jìn)磁化,使電磁能轉(zhuǎn)化為熱能,從而增加了材料的吸波性能。一般認(rèn)為,其對電磁波能量的吸收由晶格電場熱振動引起的電子散射、雜質(zhì)和晶格缺陷引起的電子散射以及電子與電子之間的相互作用三種效應(yīng)來決定。
納米Si/C/N粉體的吸波機(jī)理與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。其理論認(rèn)為,在納米Si/C/N粉體中固溶了N,存在Si(N)C固溶體,而這些判斷也得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。固溶的N原子在SiC晶格中取代C原子的位置而形成帶電缺陷。在正常的SiC晶格中,每個(gè)碳原子與四個(gè)相鄰的硅原子以共價(jià)鍵連接,同樣每個(gè)硅原子也與周圍的四個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵。當(dāng)N原子取代C原子進(jìn)入SiC后,由于N只有三價(jià),只能與三個(gè)Si原子成鍵,而另外的一個(gè)Si原子將剩余一個(gè)不能成鍵的價(jià)電子。由于原子的熱運(yùn)動,這個(gè)電子可以在N原子周圍的四個(gè)Si原子上運(yùn)動,從一個(gè)Si原子上跳躍到另一個(gè)Si原子上。在跳躍過程中要克服一定勢壘,但不能脫離這四個(gè)Si原子組成的小區(qū)域,因此,這個(gè)電子可以稱為“準(zhǔn)自由電子”。在電磁場中,此“準(zhǔn)自由電子”在小區(qū)域內(nèi)的位置隨電磁場的方向而變化,導(dǎo)致電子位移。電子位移的馳豫是損耗電磁波能量的主要原因。帶電缺陷從一個(gè)平衡位置躍遷到另一個(gè)平衡位置,相當(dāng)于電矩的轉(zhuǎn)向過程,在此過程中電矩因與周圍粒子發(fā)生碰撞而受阻,從而運(yùn)動滯后于電場,出現(xiàn)強(qiáng)烈的極化馳豫。
納米復(fù)合隱身材料因?yàn)榫哂泻芨叩膶﹄姶挪ǖ奈仗匦裕呀?jīng)引起了各國研究人員的極度重視。而其一旦應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品,也必將會對各國的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事等多方面產(chǎn)生巨大影響。
3、紅外隱身材料
紅外隱身材料作為熱紅外隱身材料中最重要的品種,因其堅(jiān)固耐用、成本低廉、制造施工方便,且不受目標(biāo)幾何形狀限制等優(yōu)點(diǎn)。紅外隱身材料主要有單一型和復(fù)合型兩種。
A、單一型紅外隱身材料
導(dǎo)電高聚物材料重量輕、材料組成可控性好且導(dǎo)電率變化范圍大,因此作為單一紅外隱身材料使用的前景十分樂觀,但其加工較困難且價(jià)格相當(dāng)昂貴,除聚苯胺外尚無商品生產(chǎn)。B、復(fù)合型紅外隱身材料
復(fù)合型紅外隱身材料主要有涂料型隱身材料、多層隱身材料和夾芯材料。
1)涂料型隱身材料
涂料型紅外隱身材料一般由粘合劑和填料兩部分組成。填料和粘合劑是影響紅外隱身性能的主要因素,目前的研究大多針對熱隱身。
2)多層隱身材料
多層隱身材料中最常見的是涂敷型雙層材料。一般有微波吸收底層和紅外吸收面層組成。3)夾芯材料
夾芯材料一般由面板和芯組成。面板一般為透波材料, 芯為電磁損耗材料和紅外隱身材料。
4、其它隱身材料
A、電路模擬隱身材料
該技術(shù)是在合適的基底材料上涂敷導(dǎo)電的薄窄條網(wǎng)絡(luò)、十字形或更復(fù)雜的幾何圖形, 或在復(fù)合材料內(nèi)部埋入導(dǎo)電高分子材料形成電阻網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)阻抗匹配及損耗, 從而實(shí)現(xiàn)高效電磁波吸收。
B、手征隱身材料
所謂的手征是指一個(gè)物體不論是通過平移或旋轉(zhuǎn)都不能與其鏡像重合的性質(zhì)。研究表明, 手征材料能夠減少入射電磁波的反射并能夠吸收電磁波。目前, 用于微波波段的手征材料都是人造的。現(xiàn)在研究的手征吸波材料是在基體中摻雜手征結(jié)構(gòu)物質(zhì)形成的手征復(fù)合材料。
C、紅外隱身柔性材料
這種材料是指以織物為中心開發(fā)的各種紅外隱身材料, 常常以高性能纖維織物為基礎(chǔ)。
D、紅外隱身服
美國特立屈公司(TeledyncIndustr ies Inc)設(shè)計(jì)出一種紅外隱身效果較好的隱身服。這種隱身服可以與背景保持一致,從而保證人體的紅外特性難于被紅外探測器探測到。
三、研究前景展望
對隱身材料來說,對某種探測手段的隱身性能好,往往對另一種探測手段的隱身性能就不好。例如,對激光探測的隱身性能好,一般對紅外探測就不能隱身,這就是隱身材料的相容性問題。為解決這一問題,需要研制兼容型隱身材料,如雷達(dá)波、紅外兼容隱身材料,紅外、激光兼容隱身材料,雷達(dá)波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料等。