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摘要：透波材料是指对不同角度入射的电磁波具有良好透过性能的材料。在低频电场的直接作用下，金属为导体，而非金属材料属绝缘体。当材料处于高频电场时，绝缘体变为高频电场（电磁波）的透过材料，而金属成为电磁波的屏蔽材料。根据电磁波传播过程的性质，电磁波在射向物体时会产生反射、折射和透过现象，而材料在电磁液的作用下会产生极化现象和损耗电磁波能量的现象，其中以电磁波的反射和能量损耗对雷达工作性能的影响最大。
关键词：透波材料；透波原理；磷酸盐体系；应用
一、透波材料的意义与应用
透波材料用于制造飞机、导弹的雷达天线罩和天线窗板。对它的基本要求是：具有较大的透波率（功率透过系数），低的反射率和损耗，对雷达的天线方向性图影响很小，满足雷达搜寻及瞄准目标的精度等要求。天线罩（板）的最大功率反射系数与其材料的介电常数ε和介电损耗正切角tgδ有关。由于电磁波传输过程存在叠加现象，因此对各种结构的天线罩（板）都存在某一理想的厚度，即最佳厚度。在此厚度下两个表面反射的电磁波叠加后最小，以降低反射对雷达性能的影响。天线罩（板）对电磁波的吸收将损耗电磁波的能量，致使雷达的有效作用距离减小。材料介质损耗愈小，罩壁愈薄，被吸收的能量愈少，因而功率透过系数愈大。
飞机的机载雷达罩大多数采用玻璃钢及其复合夹层结构制造，防空、海防及其他战术导弹的天线罩（板）多数采用聚四氟乙烯或玻璃纤维增强聚四氟乙烯制造，而战略导弹的天线窗材料则经历了石英玻璃、穿刺高硅氧布增强二氧化硅和三向石英增强二氧化硅的发展过程。
二、透波材料的优点
随着导弹飞行马赫数的不断增加，处在导弹气动力和气动热最大最高位置的天线罩所承受的温度和热冲击很高，这就使得导弹天线罩的工作环境不断的恶劣，高温透波材料研究的滞后影响着导弹技术的发展，所以高马赫导弹天线罩热透波材料因该具备良好的综合性能。
1.力学性能优良：断裂强度和韧性高，可以承受导弹运行的时候纵向过载和横向过载产生的剪力、弯矩和轴向力，而且具有很好的刚性，使得其在受力的时候不容易变形。
2.介电性能优异：介电常数低，损耗角正切值小，在0.3-300GHz频率范围内，天线罩材料的适宜介电常数小于4，这样可以有效的得到理想的透波性能和瞄准误差特性。
3.抗热震性和耐热性好：天线罩应该承受由于气动加热导致的剧烈热冲击和高温环境，应该承受2000℃以上的高温。
4.经得住雨蚀、粒子蚀、辐射等恶劣的环境。
5.原料易得，易于加工，成本低廉等。
三、透波复合材料的分类
1.二氧化硅复合材料
可以有效的提高热透波材料的抗热冲击性能，满足高速环境的要求，在上世纪八十年代美国开展出石英纤维增强二氧化硅热透波复合材料，发展材料制备工艺，全面的评价材料综合性能，经过长时间的发展，突破石英纤维制备、高纯硅溶胶制备、增强织物结构设计、织物编织、循环浸渍复合、防潮处理等材料研制，对于不同的需要，研制出穿刺结构、三向正交结构等优良力学、介电、烧蚀等综合性能的热透波材料及构件，并且满足应用需求，现在国内高性能热透波材料中这种材料应用十分广泛。
2.磷酸盐复合材料
这种材料是在上世纪五十年代出现的，成本比较低，那时多个发达国家研究硅质纤维织物增强磷酸盐复合材料的性能，我国在上世纪末才研究这种材料，并且突破低温固化高温使用、介电性能调控等技术，采用模压工艺制备的材料有少量型号应用，磷酸盐类热透波材料具有明显的低成本优势，使得热透波材料相比，介电和力学综合性能十分普遍，不适合恶劣环境使用。
四、透波材料的发展展望
导弹天线罩具有导流、防热、透波、承载等功能，这就要求材料有高强度，较低的热导率，较好的高温性能，由于导弹武器需要精度高、可靠性高，材料性能随机性和离散度尽量小，随着导弹速度的提高，高温透波材料应该满足稳定的高温介电性能，来保证气动加热时，不失真地透过电磁波，低的热膨胀系数，防止天线罩因热膨胀系数过高而失效，抗粒子云侵蚀，防止影响导弹的战斗力，抗热震性能，防止在大的温升速度和高温差下失效。现在陶瓷基复合材料的性能成为研究方向，影响其介电性能的主要原因是材料体系，材料在高温的情况下会出现反应，对于陶瓷材料韧性差等缺点需要改进。
1.连续纤维增强陶瓷材料
陶瓷材料有耐高温、耐腐蚀和质量轻的优点，但是其韧性比较差，尤其是应用在高可靠性的导弹武器系统中的影响，提高韧性是现在研究的重点，其中连续纤维增韧效果很好，可以同时提高材料的强度和抗热震性能，但是纤维在基体中的均匀分布和界面结合的问题还需要解决。
2.超高熔点陶瓷的应用
导弹弹头由于气动加热的温度在1500℃，由于成形工艺的影响，碳化物、金属碳化物、氧化物等高熔点陶瓷的应用研究的比较少，只有找到合适的成形工艺，会对透波材料的研究有很大的进步。
3.相变机理的研究和控制
美国在上世纪八十年代研制的热压氮化硼陶瓷雷达天线罩，在实验的时候，材料在烧蚀温度由绝缘相变到半导体相，使得雷达波衰减，如果可以控制材料相變，就能推动透波材料研究的发展。
4.烧结工艺的提高
现在大型的陶瓷构件成形工艺中，会应用烧结工艺，现在直接烧结的温度太高，工艺不容易实现，使用液相烧结的方法，使得烧结温度降低，对材料高温性能有很大的影响，现在的研究成果很小，反应烧结有能加工大型、复杂形状构件的优点，使致密性提高。
5.层状复合材料
导弹雷达天线工作的环境十分的恶劣，应使得材料满足一定的要求，这样难度很大，使用层状复合材料使问题分模块进行处理，导弹上的通讯、遥测、制导和引爆等系统不是一直工作的，就算工作其工作时间也是不同的，所以设计材料使应加烧蚀材料，使得其在不同阶段的性能不同。
结语：
透波材料具有耐高温、高强度、介电性能优异、抗氧化及良好的结构可设计性、热膨胀系数小的特点，集中金属和陶瓷的各种优点，是耐高温低接点损耗的重要材料，高温透波材料的研究涉及到材料科学、电磁学、电磁场理论、微波测试技术及电介质物理等多门学科。为得到符合需求的高温透波材料，需要组织跨学科的研究队伍，深入细致地开展综合研究，以得到新的材料体系或者对已有材料的发掘应用。
参考文献：
[1]宋麦丽；崔红；杨星；张强；；高硅氧/有机硅透波材料性能研究[J]；材料导报；2009年S1期
[2]于技强；刘敬松；霍冀川；；透波介质材料的介电性能及测试方法[J]；四川兵工学报；2011年04期
[3]曹峰；杨备；张长瑞；王思青；李斌；；宽频透波天线罩研究进展[J]；兵器材料科学与工程；2011年04期
[4]方震宇；曹峰；张长瑞；王思青；李斌；杨备；李端；；氮化物陶瓷系高温透波材料的研究进展[J]；材料导报；2011年13期
[5]陈小林；高温透波介质h-BN陶瓷介电性能建模研究[D]；西安交通大学；2007年
[6]孙银宝；氮化硅基多孔透波材料制备及其性能表征[D]；哈尔滨工业大学；2009年
关键词：透波材料；透波原理；磷酸盐体系；应用
一、透波材料的意义与应用
透波材料用于制造飞机、导弹的雷达天线罩和天线窗板。对它的基本要求是：具有较大的透波率（功率透过系数），低的反射率和损耗，对雷达的天线方向性图影响很小，满足雷达搜寻及瞄准目标的精度等要求。天线罩（板）的最大功率反射系数与其材料的介电常数ε和介电损耗正切角tgδ有关。由于电磁波传输过程存在叠加现象，因此对各种结构的天线罩（板）都存在某一理想的厚度，即最佳厚度。在此厚度下两个表面反射的电磁波叠加后最小，以降低反射对雷达性能的影响。天线罩（板）对电磁波的吸收将损耗电磁波的能量，致使雷达的有效作用距离减小。材料介质损耗愈小，罩壁愈薄，被吸收的能量愈少，因而功率透过系数愈大。
飞机的机载雷达罩大多数采用玻璃钢及其复合夹层结构制造，防空、海防及其他战术导弹的天线罩（板）多数采用聚四氟乙烯或玻璃纤维增强聚四氟乙烯制造，而战略导弹的天线窗材料则经历了石英玻璃、穿刺高硅氧布增强二氧化硅和三向石英增强二氧化硅的发展过程。
二、透波材料的优点
随着导弹飞行马赫数的不断增加，处在导弹气动力和气动热最大最高位置的天线罩所承受的温度和热冲击很高，这就使得导弹天线罩的工作环境不断的恶劣，高温透波材料研究的滞后影响着导弹技术的发展，所以高马赫导弹天线罩热透波材料因该具备良好的综合性能。
1.力学性能优良：断裂强度和韧性高，可以承受导弹运行的时候纵向过载和横向过载产生的剪力、弯矩和轴向力，而且具有很好的刚性，使得其在受力的时候不容易变形。
2.介电性能优异：介电常数低，损耗角正切值小，在0.3-300GHz频率范围内，天线罩材料的适宜介电常数小于4，这样可以有效的得到理想的透波性能和瞄准误差特性。
3.抗热震性和耐热性好：天线罩应该承受由于气动加热导致的剧烈热冲击和高温环境，应该承受2000℃以上的高温。
4.经得住雨蚀、粒子蚀、辐射等恶劣的环境。
5.原料易得，易于加工，成本低廉等。
三、透波复合材料的分类
1.二氧化硅复合材料
可以有效的提高热透波材料的抗热冲击性能，满足高速环境的要求，在上世纪八十年代美国开展出石英纤维增强二氧化硅热透波复合材料，发展材料制备工艺，全面的评价材料综合性能，经过长时间的发展，突破石英纤维制备、高纯硅溶胶制备、增强织物结构设计、织物编织、循环浸渍复合、防潮处理等材料研制，对于不同的需要，研制出穿刺结构、三向正交结构等优良力学、介电、烧蚀等综合性能的热透波材料及构件，并且满足应用需求，现在国内高性能热透波材料中这种材料应用十分广泛。
2.磷酸盐复合材料
这种材料是在上世纪五十年代出现的，成本比较低，那时多个发达国家研究硅质纤维织物增强磷酸盐复合材料的性能，我国在上世纪末才研究这种材料，并且突破低温固化高温使用、介电性能调控等技术，采用模压工艺制备的材料有少量型号应用，磷酸盐类热透波材料具有明显的低成本优势，使得热透波材料相比，介电和力学综合性能十分普遍，不适合恶劣环境使用。
四、透波材料的发展展望
导弹天线罩具有导流、防热、透波、承载等功能，这就要求材料有高强度，较低的热导率，较好的高温性能，由于导弹武器需要精度高、可靠性高，材料性能随机性和离散度尽量小，随着导弹速度的提高，高温透波材料应该满足稳定的高温介电性能，来保证气动加热时，不失真地透过电磁波，低的热膨胀系数，防止天线罩因热膨胀系数过高而失效，抗粒子云侵蚀，防止影响导弹的战斗力，抗热震性能，防止在大的温升速度和高温差下失效。现在陶瓷基复合材料的性能成为研究方向，影响其介电性能的主要原因是材料体系，材料在高温的情况下会出现反应，对于陶瓷材料韧性差等缺点需要改进。
1.连续纤维增强陶瓷材料
陶瓷材料有耐高温、耐腐蚀和质量轻的优点，但是其韧性比较差，尤其是应用在高可靠性的导弹武器系统中的影响，提高韧性是现在研究的重点，其中连续纤维增韧效果很好，可以同时提高材料的强度和抗热震性能，但是纤维在基体中的均匀分布和界面结合的问题还需要解决。
2.超高熔点陶瓷的应用
导弹弹头由于气动加热的温度在1500℃，由于成形工艺的影响，碳化物、金属碳化物、氧化物等高熔点陶瓷的应用研究的比较少，只有找到合适的成形工艺，会对透波材料的研究有很大的进步。
3.相变机理的研究和控制
美国在上世纪八十年代研制的热压氮化硼陶瓷雷达天线罩，在实验的时候，材料在烧蚀温度由绝缘相变到半导体相，使得雷达波衰减，如果可以控制材料相變，就能推动透波材料研究的发展。
4.烧结工艺的提高
现在大型的陶瓷构件成形工艺中，会应用烧结工艺，现在直接烧结的温度太高，工艺不容易实现，使用液相烧结的方法，使得烧结温度降低，对材料高温性能有很大的影响，现在的研究成果很小，反应烧结有能加工大型、复杂形状构件的优点，使致密性提高。
5.层状复合材料
导弹雷达天线工作的环境十分的恶劣，应使得材料满足一定的要求，这样难度很大，使用层状复合材料使问题分模块进行处理，导弹上的通讯、遥测、制导和引爆等系统不是一直工作的，就算工作其工作时间也是不同的，所以设计材料使应加烧蚀材料，使得其在不同阶段的性能不同。
结语：
透波材料具有耐高温、高强度、介电性能优异、抗氧化及良好的结构可设计性、热膨胀系数小的特点，集中金属和陶瓷的各种优点，是耐高温低接点损耗的重要材料，高温透波材料的研究涉及到材料科学、电磁学、电磁场理论、微波测试技术及电介质物理等多门学科。为得到符合需求的高温透波材料，需要组织跨学科的研究队伍，深入细致地开展综合研究，以得到新的材料体系或者对已有材料的发掘应用。
参考文献：
[1]宋麦丽；崔红；杨星；张强；；高硅氧/有机硅透波材料性能研究[J]；材料导报；2009年S1期
[2]于技强；刘敬松；霍冀川；；透波介质材料的介电性能及测试方法[J]；四川兵工学报；2011年04期
[3]曹峰；杨备；张长瑞；王思青；李斌；；宽频透波天线罩研究进展[J]；兵器材料科学与工程；2011年04期
[4]方震宇；曹峰；张长瑞；王思青；李斌；杨备；李端；；氮化物陶瓷系高温透波材料的研究进展[J]；材料导报；2011年13期
[5]陈小林；高温透波介质h-BN陶瓷介电性能建模研究[D]；西安交通大学；2007年
[6]孙银宝；氮化硅基多孔透波材料制备及其性能表征[D]；哈尔滨工业大学；2009年