开发深海资源，维护主权权益，提高我国海洋技术支撑和保障能力，必须要发展重大技术装备。而海洋工程材料则将在其中发挥关键性作用。本文【材料 】将从研究进展，发展方向、应用分析等多角度深度为大家解读系列海洋新材料。
目前，隐身技术作为提高武器系统生存、突防，尤其是纵深打击能力的有效手段，已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段，并受到世界各国的高度重视。
被发现等于被消灭-是现代军事中一条颠扑不破的真理。随着各种新型探测仪器和攻击武备的出现，水面舰艇在未来海战中的生存出现了重大危机，这就使如何有效提高舰艇的隐蔽性成为各海军大国的研究重点。隐身技术就是研究如何控制、缩减水面舰艇的特征信号，以降低声纳、雷达、磁探仪等探测系统的发现距离、减少以特征信号为引信的制导武器的命中概率，从而提高舰船的生存能力、突防能力及作战效能的技术[1]。
作为海上（海面和海水中）特定环境下的目标-舰艇，它的可探测性特征除了敌方探测雷达的散射回波和舰艇自身的红外辐射之外，还有舰艇的噪声等信息。因此，对舰艇的探测，主要是采用雷达、声纳和红外信号来探索和发现目标。因此，海上舰艇的主要隐身手段也是从降低雷达，声纳和红外信号出发的[2]。
1.海上隐身技术手段（1）降低目标（舰艇）的雷达回波。雷达在工作时，向目标区域（空间）发射电磁波，该电磁波遇到信号后便会被反射回来，雷达接收到该反射信号，就会发现目标。①使照射到目标上的雷达波反射到其他方向，不能返回雷达处，从而使雷达接收不到目标反射的信号。例如，可通过改变舰艇的外形来实现（改变外形用曲面板代替平面板；改变各部结构设计成倾斜式侧面；改变各部结构采用倒角连接；减少外露的武器装备和设备）。②将照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉，使返回到雷达处的信号变得极其微弱，以致于雷达检测不到目标的反射信号，从而发现不了隐身目标。例如，借助特殊的、能强烈吸收雷达波的材料（吸波材料、透波材料及涂料），使照射到目标上的雷达波强烈地吸收掉，而返回到雷达处的信号变得极其微弱，以致于雷达检测不到目标的反射信号，从而发现不了隐身目标。
美国在完成一艘用来展示隐身技术的演示船“海影”号研究之后，利用其研究成果将研制隐身航母CVX的计划提上了议程。CVX的隐身技术包括改变船体形状、使用复合材料、雷达嵌装于船体表面内和重新设计上层建筑，其塔台设计成具有隐身结构的扁平菱形。另外，CVX设计考虑到减轻重量、缩小体积、加快航速，为隐形创造了条件。美国计划建造的“双M”型隐身船设计方案是在综合考虑了“海影”号及其他隐身战舰的隐身技术后提出的，将成为目前隐身舰船的设计典范。
英国“海幽灵”号隐身护卫舰是继瑞典的“斯麦杰”号、美国的“海影”号之后出现的又一“真正的隐身舰艇”。其隐身特点为：船首部分可大大减弱雷达电波的反射效应，同时也减少了海浪的阻力；舰上装有特制的喷雾自卫系统，喷出的细密水雾能将舰艇的光反射和红外辐射迅速遮盖起来；此外，该舰还通过在关键部位敷设吸波和透波材料，使用复合材料隔热吸音，采用低截获概率电子设备和对电子设备进行屏蔽，以及改用低磁材料建造舰体等措施进一步提高舰艇的隐身能力。
德国MEKO型护卫舰的第三代采用了隐身技术。该舰采用了最新研制的复合材料，取消了传统桅杆和雷达天线，使武器装备、雷达天线等与舰体成为一体，并巧妙地将传感器内置于一个“乌鸦窝”桅杆内，外表设计成低矮广顺的流线型，上层建筑与舰体成独特的X型。在红外隐身方面，该舰采取了冷却废气、水膜和水幕冷却舰体结构、屏蔽空调装置的排气口等一系列措施。该舰是目前世界上隐身技术较好的水面舰艇，据称现役的探测装置基本无法探测到。
中国054A型护卫舰是中国海军目前装备最先进导弹护卫舰，也是我国大型水面作战舰船建造能力的典型代表。相比老旧的053型系列护卫舰，054A型护卫舰在054型护卫舰的基础上有了更大的改进，采用了集成化的多功能桅杆、导弹垂直发射装置，尤其是在舰体的设计上，突出了隐身能力。054A型护卫舰采用长上层建筑、前后桥楼的船型结构形式，外型设计威武美观，RCS指标较以往中国海军的水面舰船较大的改善。其自身红外特征、自身噪声指标也降低到较小的范围;自消磁系统的采用，能有效降低磁性量值，提高对抗磁性水雷的能力。
3.各国隐身材料发展现状[4-6]在舰用隐身材料领域，美国在多个领域都取得了进展。在声隐身材料领域，2011年2月，美国伊利诺伊大学的科学家研制出一种水下声学隐形外罩。水下物体在其遮挡下，甚至可以骗过声呐和其他超声波探测仪的探测。这种声学隐形外罩是由特殊设计的材料制成，可以在特定空间控制声波并将其弯曲或扭曲，能够遮挡40KHZ-80KHZ的声波范围。
在当今的舰艇建造与设计中，隐身能力已经成为一项非常重要的衡量标准，而决定隐身能力强弱的，是隐身材料问题。同样，美国在红外隐材料领域也取得了突破。2005年7月，美国威廉斯国际公司研制的碳-碳复合材料适用于装备的高温部位，能够很好地抑制红外辐射并吸收雷达波，在发动机部位采用的致密炭泡沫层可以吸收发动机排气的热辐射。在多波段隐身材料领域，美国正在积极进行研究，其水平已经达到可见光、近红外、中远红外和雷达毫米波四段兼容。
除此之外，美国海军还采用混杂纱PEEK结构隐身材料制造潜艇艇身，对吸收和屏蔽电磁波有着很好的效果。美国海军军械实验室正在研究利用智能隐身材料制造发动机罩，从而减少噪声信号，达到声学隐身的目的。2009年3月，美国杜克大学制作的隐身材料可以引导声波“转向”，避开仪器探测，从而防止物体被发现。
不仅仅美国在隐身材料领域的研究获得了成果，其他国家的发展也非常值得注意。2001年5月，俄罗斯针对中小国家的需求推出了廉价小型舰艇，即“幻影”级导弹艇。在该型导弹艇上，涂有大面积的对雷达波具有吸波作用的涂料，达到了很好的隐身效果。采用这种隐身技术之后，“幻影”级导弹艇的雷达反射面积比传统小艇少了60%。
日本在研制铁氧体涂料方面处于世界领先地位，该国将导电玻璃纤维用于隐身材料的研究已经取得成功。法国在2007年研制成功一种宽频纳米隐身涂料，由粘合剂和纳米级微填充材料构成。这种涂层具有超薄电磁吸收夹层结构，有很好的微波磁导率和红外辐射率，吸波涂层在50MHZ-50GHZ频率范围内有良好的吸波性能。
“维斯比”级巡逻舰采用了许多最先进的技术，最极端、彻底的手段，隐身性能得到极大提升。
德国在2009年2月取得专利的多波段隐身材料是将半导体材料掺入热红外、微波、毫米波透明漆、塑料、合成树脂等粘合剂的一种涂料。它的可见光衍射和亮度取决于半导体材料和表面粗糙度。选择恰当的半导体材料特性参数，可使该涂料具有可见光及近红外波段的低反射率、热红外波段低发射率、微波和毫米波高吸收率等特性。
瑞典最近研发成功的多波段超轻型伪装网具有防光学、防近红外、防中远红外、防雷达侦察的特性。该伪装网由高强度基网材料加多波段吸收材料制成，是目前世界上最具开拓性的先进伪装网。
4.隐身材料的介绍隐身材料是实现舰船隐身的物质基础。舰艇使用隐身材料之后，可以大大降低自身的信号特征，从而提高生存能力。目前，隐身技术和隐身材料的研究正在朝着薄、轻、宽和强等四个方向发展。隐身材料按照形态可以划分为隐身涂层材料和隐身结构材料，按照频谱划分可以分为声隐身材料、雷达隐身材料、红外隐身材料、可见光隐身材料、激光隐身材料和多波段兼容性隐身材料[2-5]。
雷达隐身材料
雷达隐身材料利用材料的特殊电磁特性将入射电磁波的能量转化成热能等而耗损，从而降低雷达的回波强度。雷达隐身材料有多种类型，如介电型、铁磁型、导电高聚物型、金属颗粒型、导电纤维型等，每种类型都各有特点。下面介绍几种研究较多的雷达隐身材料。
铁氧体材料
铁氧体材料既有亚铁磁性，又有介电性，对简谐微波电磁场来说，其相对介电系数均呈现复数形式，一般称为双复介质。它既能产生磁致损耗，又能产生电致损耗，因而是一种优良的微波吸收材料。文献报道早在70年代国外就将工业废水中所含的Zn、Co等合成MFe2O4用作吸收材料(M代表Zn、Co)。在国内，文献用磁选及浮选处理得到的精铁砂在7～12GHz频段对电磁波有较大的衰减性能;文献利用铁砂(磁铁矿)尾矿研制了综合性能优于用精铁砂制备的吸收材料;文献用化学共沉法制得微波吸收特性优良的(MnZnCo)2-W和(MnZnCo)2-Y型复合铁氧体材料。铁氧体材料的优点是吸收效率高、涂层薄、频带宽;不足之处是比重大，易使部件增重，影响其性能发挥。
导电高分子材料
导电高分子材料是近十几年发展起来的一类新型功能材料，这类材料兼具金属和聚合物的优点。它既不像金属那样对微波全反射，也不同于普通高分子对微波的高透过低吸收。它还具有与金属或半导体相当的导电性能，这类材料的电导率可以通过控制掺杂来调节。由于导电高分子的微波吸收机理类似于导电损耗机理，因此可以通过控制电导率来调节吸波性能。文献报道用聚乙炔做成2mm厚的膜层对35GHz的微波吸收达90%;法国LaurentOlmedo的研究结果表明聚-3-辛基噻吩平均衰减8dB，最大36.5dB，频带宽为3.0GHz。若将它们与其它无机微波吸收剂混合，则吸波效果更佳;通过Kumada方法制备的A-1型可溶性导电高分子和B-1型导电高分子，对26.5～40GHz微波吸收较大。
吸波涂料
从概念上讲,雷达波吸收涂料是最符合隐身技术要求的。不管是有限隐身或全隐身都可以应用吸波涂料来弥补缺陷,提高水平。国内各种吸波涂料有30多种,经过-35℃～ 80℃的温度冲击试验,绝大多数材料出现低温开裂或高温脱落,再加上大多数吸波频段在8～12GHz或8～18GHz,频段较窄,还有的材料施工工艺十分复杂,不可能在船上大面积应用。
吸波涂层面密度的大小,直接影响舰船设计重量余量和整船重心,它受到严格的限制,且面密度越小越好。因此吸波涂层正向着“薄、轻、宽、强”的方向发展,为满足这一要求,目前世界军事发达国家正积极开展多晶铁纤维吸波材料和纳米吸波材料、手征吸波材料的研究。
结构吸波复合材料
结构吸波复合材料的常用结构形式有：
(1)叠层结构:由透波层、阻抗匹配层和反射背衬等组成;
(2)复合结构:先分别制成复合材料和吸波体,然后再粘合而成;
(3)夹层结构:有蜂窝夹心、波纹夹心和框架夹心等结构形式。
国外结构型吸波复合材料的研制起始于60年代,其在武器装备上的应用是70年代末和80年代初，应用较为广泛的是在隐身飞机上。由于采用隐身材料技术提高舰艇的生存能力远比通过改进舰艇的硬杀伤能力防护和电子对抗措施达到同样的水平所花的研制费用低得多等原因,使一些中小国家在海军舰艇的隐身技术走在世界前列。法国Eltro公司研制的一种用于潜艇甲板反雷达伪装用防弹结构材料,这种材料是由片状塑料或合成材料加金属导线、金属网络以及层状吸收材料组成,强度与7mm钢板相当,吸波性能在3～5.5cm波段范围都是很好的。英国BTR材料公司生产叠层式和夹层式结构吸波材料。该公司生产的BTRP401结构吸波材料在8～18GHz时反射率衰减在20dB以下,厚度约为15mm;BTRP101为薄型材料,厚度小于2mm,其工作频率范围为9～13GHz,但反射衰减性能不能兼顾。该公司还把结构吸波材料与Kevlar纤维增强材料相结合,成功地生产出一种耐冲击的吸波材料,用于上层建筑。
国内有关单位虽然就吸波结构材料用基体材料树脂和增强纤维进行了大量的筛选研究,对结构吸波材料吸波机理也进行了探索,制作了模拟体并将所研结构吸波材料在实船进行了推广应用。但由于受当时国内吸收剂及增强纤维的条件限制,所研结构型吸波材料普遍存在吸收频带窄,吸波结构的吸波性能与力学性能不匹配的问题,仅仅为次承力吸波结构的研究打下了基础,远远不能达到在武器装备上推广应用。因此,为了使我国的舰艇隐身技术能够满足军事需求,急需开展适用于现代化舰艇使用的舰用吸波多层结构和吸波夹层结构材料研制及应用研究,其材料的刚性要好,适合于制造承力构件。
光电隐身材料
光电隐身材料包括可见光隐身材料、红外隐身材料和激光隐身材料等.
（1）可见光隐身材料
可见光侦察设备利用目标反射的可见光进行侦察,通过目标与背景间的亮度比来识别目标.目标表面材料对可见光的反射特性是影响目标与背景之间亮度及颜色对比的主要因素.同时,目标材料的粗糙状态以及表面的受光方向也直接影响目标与背景之间的亮度及颜色差别.因此,可见光隐身材料就是要消除和减小目标在可见光波段下与背景间亮度和色度的差别.常用的可见光隐身材料是迷彩涂料.此外,针对潜艇在浅水防探测的“迷彩涂料”胶也正在研制之中.
（2）红外隐身材料
红外隐身材料就是降低红外辐射强度并改变表面红外辐射特性的材料.目前主要是反红外表面伪装材料,尤其是涂料,它具有散射红外辐射的效能,敷涂在通气管、排气管等部位吸收自身的红外辐射和减少自身的反射特性.在国内,已研制出了微波与红外兼容的新型隐身材料.在国外,美国SDS(SpectralDynamicsSystems)公司研制出吸收微波与红外能量的微陶瓷球,它在1～100GHz频段内有较好的吸收能力.目前我国对海上舰艇热红外隐身材料的研究和应用才刚刚起步,因此加速研制舰艇红外隐身材料,使之与雷达隐身材料一起实现宽频带、多频段隐身是近期奋斗目标之一.
（3）激光隐身材料
目前激光探测技术是一种先进的探测技术,因此激光隐身材料应运而生.这种材料可以缩小目标的激光反射截面,从而达到隐身的目的.常用的激光隐身材料有两类:
①吸收激光的材料:它使照射在目标上的激光被吸收.
②光致变色材料:它使入射激光穿透或反射后变成另一波长的激光.
光电隐身材料的发展趋势是研究全波段隐身材料,即兼顾可见光隐身、激光隐身、红外隐身,甚至包括雷达隐身.
声隐身材料
舰艇的噪声源主要是机械噪声、螺旋桨噪声、水动力噪声等。针对舰艇噪声特点，实现声隐身的手段主要有两个方面：降低噪声源的噪声强度、控制噪声的传递过程。目前，舰艇采取的主要声隐身技术包括低噪声技术、隔振技术、吸振和阻振技术以及消声瓦、吸声涂层和有源消声等。
低噪声技术
低噪声技术是指电力推进、喷水推进、磁流体推进、多叶大侧斜桨、低噪声船体外型等技术。例如俄罗斯“基洛”级常规潜艇采用水滴型艇体，封闭流水孔，尽量减少突出部位；法国的“宝石”级攻击型潜艇采用无主泵的自然循环水堆和电力推进，从而消除主泵和减速齿轮箱的噪声。
隔振技术
隔振技术包括双层隔振、浮筏隔振、减震器减振和舱室悬浮等措施。国内自20世纪80年代开始开展了双层隔振系统的理论和试验研究，自90年代开始进行浮筏隔振系统研究。
吸振和阻振技术
在舰艇减振降噪工程中，除对主要噪声源和振源进行治理外，传播途径的治理也很重要。舰艇的管路系统多，包括水管、风管、油管、气管等，振动可通过这些管路传向全船。管路系统减振降噪最简单有效的方法是在管路外壁、马脚、管路基座等部位贴敷阻尼材料。目前投入使用的主要有隔振垫和阻尼带。
振动和噪声是能量的一种表现形式。因此，要减振降噪，必须设法将这种机械能转化成其他形式的能量释放出来。舰艇声隐身的主要材料包括吸声材料、阻尼材料和隔声材料。
吸声材料
空气声吸声材料在舰艇舱室内可以使用空气声吸声材料来控制噪声。使用最广泛的是多孔吸声材料，另外还有片膜状材料和共鸣型吸声结构以及渐变式吸声结构材料。常用多孔型吸声材料有木丝板、纤维板、玻璃棉、泡沫混凝土和泡沫塑料等。
水声吸声材料
最常见的水声吸声材料为消声瓦，它能够将声转化为热能而被消耗。因此，敷设消声瓦是一种较为成熟的防声纳探测方法。高性能的消声瓦不仅具有优良的吸声性能，而且具备优良的隔声性能和抑振性能；也就是说使用消声瓦不仅能吸收敌方声纳的探测声波，也能最大
限度地隔离本艇的辐射声波。高性能的消声瓦还可用于声纳舱的非窗口舱壁，作为吸声障板，消除回波干扰和舰艇的辐射噪声干扰，提高声纳的探测性能。当前的舰艇声隐身技术要求消声瓦必须在低频、宽带情况下具有良好的吸声性能，并且具备瓦的尺寸小、重量轻、抗老化和耐压能力强等优点。
阻尼材料
目前发展的阻尼材料可分为四类：阻尼合金、防震橡胶、高聚物阻尼材料和高聚物中添加各种无机填料(如硫酸钡、硫酸钙、铅盐等)的复合材料。采用橡胶阻尼材料，不仅可以最大限度地降低机械噪声和减轻机械振动，提高工作效率，而且十分利于提高产品质量。
隔声材料
国内外开发和应用的隔声材料很多，比较先进的是聚酰亚胺泡沫。目前，美国海军已把聚酰亚胺泡沫用作所有水面战舰和潜艇的隔热隔声材料。
新型隐身材料[7-10]
随着探测技术的不断进步，对隐身材料也提出了更高的要求。现在发展的新型隐身材料主要包括:手性材料、纳米隐身材料、导电高聚物材料、多晶铁纤维吸收剂、智能型隐身材料等。
1)手性材料(chiralmaterial)。
手性是指一种物体与其镜像不存在几何对称性且不能通过任何操作使物体与镜像相重合的现象。研究表明，具有手性特性的材料，能够减少入射电磁波的反射并能吸收电磁波。目前研究的雷达吸波型手性材料，是在基体材料中掺杂手性结构物质形成的手性复合材料。
2)纳米隐身材料。
近几年来，对纳米材料的研究不断深入，证明纳米材料具有极好的吸波特性，因而引起研究人员的极大兴趣。目前，美、法、德、日、俄等国家把纳米材料作为新一代隐身材料进行探索和研究。
3)导电高聚物材料。
这种材料是近几年才发展起来的，由于其结构多样化、高度低和独特的物理、化学特性，因而引起科学界的广泛重视。将导电高聚物与无机磁损耗物质或超微粒子复合，可望发展成为一种新型的轻质宽频带微波吸收材料。
4)多晶铁纤维吸收剂。
欧洲伽玛(GAMMA)公司研制出一种新型的雷达吸波涂层，系采用多晶铁纤维作为吸收剂。这是一种轻质的磁性雷达吸收剂，可在很宽的频带内实现高吸收效果，且重量减轻40%～60%，克服了大多数磁性吸收剂所存在的过重的缺点。
5)智能型隐身材料。
智能型隐身材料和结构是一种具有感知功能、信息处理功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料和结构，为利用智能型材料实现隐身功能提供了可能性。
综合考虑目前国内各项科学技术的发展与应用，我国隐身技术的发展应从以下几个方面考虑：一是设计更为独特的外形以达到最优隐身效果；二是研制新型推进系统以减少船体震动和噪声；三是采用吸波效能更好的涂敷材料以减少雷达反射面积；四是学习国外较为先进的技术措施（如等离子体技术）等以提高现有技术水平。
随着科学技术的飞速发展，各种新技术、新材料和新工艺的出现，为隐身技术展提供了更为可靠的技术保障。为了在未来海战中立于不败之地，为了应对各种探测技术，加快发展隐身技术已成为各军事大国的首要任务。新型隐身舰艇的不断出现，新隐身技术的综合应用为隐身技术的发展奠定了良好的基础，同时也为隐身技术的研究指明了方向。
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