中國粉體網(wǎng)訊 雷達天線罩是飛行器雷達天線的重要保護裝置，起著透波、防熱、防機械損傷等作用，雷達天線罩性能的好壞直接關(guān)系到天線系統(tǒng)能否正常工作。一方面，雷達天線罩要能保護天線系統(tǒng)免受外界惡劣的氣候環(huán)境的影響，另一方面還要保證天線系統(tǒng)對信號的傳輸要求。對天線罩材料和工藝的研究已經(jīng)成為國防領(lǐng)域的研究熱點。
一般情況下，天線罩材料須滿足以下條件：
優(yōu)良的介電性能；
抗熱沖擊性能好；
力學性能優(yōu)異；
密度�。�
容易加工。
（來源：網(wǎng)絡(luò)）
早期的天線罩材料為有機聚合物及其纖維織物增強復合材料，隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，諸多飛行器的飛行速度大幅提升，現(xiàn)今導彈的普遍速度更是達到2Ma以上，由于有機聚合物在高溫下會裂解，已經(jīng)無法適應(yīng)高速飛行帶來的惡劣環(huán)境，有機聚合物材料逐漸被時代所淘汰。目前，國內(nèi)外天線罩材料主要有氧化鋁、石英、氮化物、微晶玻璃等。
雷達天線罩材料體系各項參數(shù)
氧化鋁陶瓷
氧化鋁是最早商業(yè)化的單一氧化物陶瓷透波材料，已在響尾蛇和麻雀Ⅲ等導彈上得到了成功應(yīng)用，其主要優(yōu)點是強度高、硬度高、抗雨蝕性能好。缺點是介電(ε=9.6)性能差，熱膨脹系數(shù)(α＝8.4×10-6℃-1)和彈性模量較高，缺乏足夠的抗熱沖擊性能。
石英陶瓷
石英陶瓷具有相對較低的密度和熱膨脹系數(shù)，使其熱防護性能與抗熱沖擊性能較為出眾，此外石英陶瓷的介電損耗與介電常數(shù)較低。熔融石英的介電常數(shù)ε為3.4，介電損耗tanδ為0.4×10-3。在透波材料中，除了各向同性熱解BN外，熔融石英陶瓷為介電性能中最為優(yōu)異的材料，其成型工藝比較成熟，在制備不同形狀和尺寸產(chǎn)品方面易于實現(xiàn)，目前已經(jīng)成功應(yīng)用于防空導彈天線罩材料領(lǐng)域。在國內(nèi)，山東工業(yè)陶瓷研究設(shè)計院利用動態(tài)注凝成型工藝和高精度低應(yīng)力冷加工技術(shù)相結(jié)合，制備的石英陶瓷天線罩，已實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。
但是，石英陶瓷的劣勢也比較明顯，由于是脆性材料，其抗彎強度相對較低，斷裂韌性為1.0MPa·m½，抵抗災(zāi)難性破壞的能力較差，此外耐高溫（1200℃）性差、不耐雨蝕，限制了這種材料的應(yīng)用，僅能夠用于制作低馬赫導彈所需的透波材料，且也無法滿足薄壁結(jié)構(gòu)和高過載的使用要求。
莫來石陶瓷
莫來石陶瓷為Al2O3-SiO2二元體系中唯一穩(wěn)定存在的化合物，化學式為3Al2O3·2SiO2。莫來石陶瓷具有高熔點(1870℃)、低熱導率(5.48W/(m·K))及線膨脹系數(shù)(20~400℃，平均值為4.2×10-6/K)、低彈性模量(200GPa)、低介電常數(shù)(25℃，1MHz下為6.4~7.0)，常被用作高溫隔熱部件、電子封裝材料、熱交換器部件、激光晶體材料、透波材料等。
氮化物陶瓷
氮化物系列陶瓷（氮化硅、氮化硼、氮氧化硅等）自身具有良好的介電性能，與石英陶瓷相比，在力學性能以及耐高溫等方面有著無可比擬的優(yōu)勢，被眾多研究者所青睞，并進行了大量的研究。目前，美法俄等西方軍事強國研制出BN/Si3N4透波材料，并采用這種復合材料制備出了達到實用化水平的高馬赫數(shù)導彈天線罩。
氮化硼陶瓷(一般指六方氮化硼，h-BN)具有和石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)且層與層之間以結(jié)合力很弱的范德華力相互結(jié)合，使其具有低硬度、潤滑性好、低彈性模量、可加工性優(yōu)良的特性，此外，其耐熱性及耐化學腐蝕性好并且具有優(yōu)良的電絕緣性，因此被廣泛應(yīng)用于航空航天、冶金及化工等領(lǐng)域。盡管其具有優(yōu)良的介電性能，但受其力學性能偏低、高熱導率、較差的抗雨蝕性能等限制，使得單相BN陶瓷尚未在天線罩材料上得到應(yīng)用，目前研究較多的是BN纖維以及BN復合材料在天線罩材料上的應(yīng)用。
Si3N4陶瓷不僅具有優(yōu)異的力學性能(強度高、硬度高)，而且耐高溫、抗熱沖擊、抗氧化及抗雨蝕性能良好，加上適中的介電性能，被美國Georgia技術(shù)研究所稱為最有希望的天線罩材料。然而相比于其他無機透波材料體系而言，Si3N4陶瓷的相對介電常數(shù)較高(常溫10GHz下，相對介電常數(shù)為5.6，損耗角正切值為0.0040)，如何改善其斷裂韌性及介電性能成為研究熱點。
氮氧化硅(Si2N2O)陶瓷是一種綜合性能優(yōu)異的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料，它具有相對較低的理論密度(2.81g/cm3)，較高的硬度(17~22GPa)，較低的介電常數(shù)(20℃，10GHz下為4.80)，較低的熱膨脹系數(shù)(3.5×10-6K-1)，良好的抗熱沖擊性能及抗氧化性能、化學性質(zhì)穩(wěn)定且優(yōu)于Si3N4、抗輻射性能，使其在航空航天、核能等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。已在超音速飛行器上獲得應(yīng)用的Si2N2O納米復合材料具有良好的介電性能(20℃，介電常數(shù)為4.78，損耗角正切值為0.0014)，抗彎強度為190MPa，硬度達到了石英陶瓷的2~5倍。
塞隆陶瓷
為綜合Si3N4良好的抗熱震性能以及Al2O3優(yōu)異的燒結(jié)性，英國陶瓷學家以及日本學者在1971~1972年獨立發(fā)現(xiàn)Al2O3可以固溶到β-Si3N4晶格當中形成固溶體這一現(xiàn)象。Si3N4中的Si、N原子可被Al2O3中的Al、O原子部分置換形成置換型固溶體，沒有生成新的晶體結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的晶胞尺寸增大，這是一種由Si-Al-O-N元素組成的新型陶瓷材料，即塞隆陶瓷(SiAlON)。
美國通用電氣(GE)公司早在20世紀80年代研發(fā)出天線罩新型材料GD-1，成分組成為Si6-xAlxOxNx(x≈2)，使用溫度可高達1510℃，具有優(yōu)異于微晶玻璃的強度及抗熱震性能，在10GHz下介電常數(shù)和損耗角正切值分別為6.8，0.001。
參考資料：
李伶.隱身-透波一體化Si3N4基陶瓷材料的制備與結(jié)構(gòu)設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學
張笑妍.新型多孔陶瓷天線罩材料的制備及其性能研究.清華大學
陳小浪.陶瓷基頻率選擇表面的設(shè)計與制備.電子科技大學
蘭天.空心微珠法制備多孔陶瓷天線罩材料及性能研究.大連交通大學
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