我国耐腐蚀雷达吸波涂料的研究进展

Research Progress of Corrosion Protective Radar Absorbing Coatings

林振兴 

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，康思波

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，石占霞 

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，李明春

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，蒋健明

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摘要：

近年来各军事强国大力发展舰艇隐身技术，使用雷达吸波涂料是降低舰艇装备雷达散射截面最简单而直接的手段之一，然而雷达吸波涂料在舰艇服役的海洋环境下实际应用效果较差，耐腐蚀性能低下。因此，开发具备优异吸波性能和耐腐蚀性能的雷达吸波涂料具有重要意义。本文着眼于当前耐腐蚀雷达吸波涂料的研究进展，从雷达吸波涂料的耐腐蚀组分和腐蚀失效机理两方面展开了全面论述，通过总结相关技术手段和开发经验，为新型耐腐蚀雷达吸波涂料的研制和工程应用提供指导，进而为提高舰艇隐身性能奠定基础。

关键词：

隐身；吸波涂料；耐腐蚀；雷达；研究进展

参考文献

规范

著录格式：

LING Z X,KANG S B,SHI Z X,et al. Research progress of corrosion protective radar absorbing coatings[J]. Paint & Coatings Industry,2022, 52(12):81-87. 

随着战场侦察探测技术的快速发展，采用综合手段降低装备目标可探测性的隐身技术已成为当今军事技术的研究热点。其中，雷达波探测在多种战场探测技术中占据了主要部分，雷达吸波涂料则是实现装备雷达波段隐身的重要手段，雷达吸波涂层内部的吸波剂可将电磁能转化为热能耗散，或者使电磁波通过干涉相消，减少电磁波反射，实现雷达隐身效果。由于雷达吸波涂料具有制备简单，施工方便，不受装备外形条件限制等优势，其应用领域正逐步由传统飞行器领域拓展至舰艇等装备。

目前世界海军强国均大力发展新型隐身舰艇，整体采用隐身外形设计，并结合大量隐身材料应用，涂覆型高性能雷达吸波涂料需求日益旺盛。而实际应用中，舰艇面临高温、高湿、高盐雾的恶劣海洋腐蚀环境破坏，传统的雷达吸波涂料极易老化失效，使用寿命较其他应用环境下大大缩短，严重影响舰艇整体的雷达吸波效果。基于此，近年来科研人员在注重雷达吸波性能的同时，根据耐腐蚀性能要求开展了针对性设计，本文总结了耐腐蚀雷达吸波涂料的相关研究进展，以期为新型耐腐蚀雷达吸波涂料的研制和工程应用提供参考，进而为提高舰艇隐身性能奠定基础。

1 雷达吸波涂料耐腐蚀组分研究

雷达吸波涂料主要由基体树脂和吸波剂组成，基体树脂主要影响吸波涂料的力学性能和吸波剂纳入量，吸波剂则决定着涂料的吸波性能。目前，有机涂料广泛应用于金属的防腐蚀中，一般认为有机涂层防腐蚀作用机理为湿附着力、屏蔽作用、导电度等协同机制，本文介绍的耐腐蚀雷达吸波涂料基体树脂主要采用环氧树脂、聚氨酯、氯磺化聚乙烯等，其耐腐蚀性能优异。吸波剂是吸波涂料的核心，主要包括金属微粉、铁氧体材料、碳化硅陶瓷材料、导电聚合物材料、纳米材料等。针对海洋环境应用工况，现阶段的研究主要针对吸波剂、缓蚀剂等组分展开相关优化，在具备良好电磁性能基础上改善传统吸波涂料耐腐蚀性差的缺点。

1.1 羰基铁吸波剂

羰基铁是应用广泛的一种金属磁性微粉吸波剂，具有微波磁导率高、匹配厚度小、热稳定性好、饱和磁化强度高等优点。何山等根据潜艇实际应用需求开发出一款成熟双层结构涂料，该款雷达吸波涂料采用耐海水性优良的氯磺化聚乙烯树脂作为涂料基体，赋予涂层整体良好的附着力、耐水压、耐腐蚀性能，贴近金属底材的涂层采用传统羰基铁吸波剂，上层采用复合吸波剂，而吸波涂层外涂刷普通船壳漆，吸波性能不受影响。杨亮针对舰艇雷达吸波涂料由于吸波涂层/金属界面腐蚀造成涂层起泡、生锈、脱落等非机械损伤问题，通过研究聚氨酯种类、多羟基组分改性、异氰酸根指数、催化剂含量和羰基铁含量等进行涂料配方优化，设计了一种舰艇雷达隐身快速固化涂料，并利用快速固化特性和合适表面处理方式对损伤涂层进行了快速修复研究。

然而，传统羰基铁材料的耐腐蚀性较差，在湿热及海洋环境使用时，羰基铁吸波剂制备的涂料易发生吸氧腐蚀等电化学腐蚀问题，造成雷达吸波涂层老化失效。基于此，很多报道通过表面改性的方法提高羰基铁耐腐蚀性。周金堂等基于羰基铁的优良吸波性能与环氧树脂的耐腐蚀性能，采用硅烷偶联剂KH560对长度为3~10μm的片状羰基铁粉进行处理，以形成紧密的网络结构，并研究不同羰基铁比例对涂层吸波性能和防腐性能的影响，以提高涂层的磁导率和介电常数，实现良好的阻抗匹配。当羰基铁粉的体积分数为20%时，涂层综合性能相对最佳，在较宽范围内均拥有良好的吸波性能，涂层厚度为2mm时，反射损耗小于-10dB的有效带宽达到4.2GHz，在8.5GHz左右达到最小反射损耗值−42.5dB，同时涂层在酸和盐的环境下进行加速腐蚀后，吸波性能未明显降低。Jiang等通过溶胶-凝胶法制备了全氟辛基三乙氧基硅烷改性羰基铁，全氟辛基三乙氧基硅烷疏水层阻碍了腐蚀介质与羰基铁的接触，并改善了材料的阻抗匹配，测试结果表明，改性后的羰基铁腐蚀速率较之前降低3个数量级，吸波性能也显著提高，当厚度为3.5mm时，最小反射损耗在4.08GHz时为−40.45dB。

胡悦等通过改进的Stöber方法，通过正硅酸乙酯水解缩聚过程产物在羰基铁粉表面进行包覆，在羰基铁粉表面制备均匀致密的SiO

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包覆层，包覆层厚度约为500nm，包覆后的羰基铁粉介电常数实部由8.7~9.1下降至7.5~8.0，最低反射率由-23.2dB降至-25.6dB，有效吸收带宽由7.7GHz提升为8.3GHz，同时耐盐水腐蚀性能显著提升，涂层在打磨、刻划后仍保持了优异的耐腐蚀能力。

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