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高温低介 电透波无机材料专利技术现状和发展趋势 李贵佳 徐 东勇 张 小凤 （国家知识产权局专利局材料工程发 明审查部 ） 一 、 前 言 高温低介 电透波无机材料主要用于导弹天线罩和天线窗 ，其性能指标需满足天线 罩和天线窗制 品的实 际使用要求 . 目前随着高音速及超高音速导弹发展 的需求 ，对高 温低介 电透波天线罩材料提 出更高 的性能要求 。 天线罩 见（图 1）作为导弹前端 的重要组成部件 ，其作用是保护其 内部天线在恶 劣环境下正常工作 以完成通信 、制导和引爆等作战任务 ，天线罩的传输效率和瞄准误 差十分敏感地依赖于天线罩材料 的介 电性能及介 电性能与温度 、频率等的关系 ，代表 材料介 电性能的指标包括介 电常数和介 电损耗角正切 。损耗角正切 t（an δ）越大 ，电 磁波能量透过天线罩过程 中转化为热量而损耗掉 的能量就越多 ；介 电常数 （ε）越大 ， 则 电磁波在空气与天线罩分界面上 的反射就越大 ，这将增加镜像波瓣 电平并降低传输 效率 ，因此要求天线罩材料损耗角正切接近于零 ，介 电常数尽可能小 ，以达到 “最大 传输 ”和 “最小反射 ”的 目的，实现高透波 。同时，随着航天技术 的进步 ，导弹飞行 速度越来越高 ，地地 中导 的载入速度 已达到 8～12M a 甚至更高 ，导弹 的瞬时加热速 度可高达 120 ℃/s 以上 ，因此要求天线罩材料耐高温性能优异 ，且介 电性能不 随温 度 、频率发生明显变化 ，如温度升高 100 ℃， ε变化小于 1％。另外 ，飞行 中的天线 罩还承受着 由空气动力纵 向或横 向加速度 引起 的机械应力 ，因此要求天线罩具有 良好 的力学性能及气密性 ，以具有耐候耐雨蚀全天候工作能力 。 目前 ，高温低介 电透波材料主要分为有机和无机材料两大类 。前者包括有机硅 树脂 、氟塑料 、聚 四氟乙烯等 ，其介 电性能 良好 、易于加工且价格便宜 ，但是有机材 料耐热性有 限，因此只能用于低速导弹 。随着现代 战争 中导弹飞行速度 的提高及超音 速和高超声速飞行器 的发展 ，无机非金属材料成为高马赫数飞行导弹的唯一选择 ，其 种类包括玻璃和陶瓷 、陶瓷基复合材料 。 对于无机天线罩材料 ，影响其性能的主要 因素是材料体系的选择 、材料结构形式 及制备加工工艺 ，这些也是美 、英等军事发达 国家 的研究热点 。我 国 自“十五”开始 至 目前 的 “十一五 ”，已有大量科研攻关项 目围绕该方 向展 开 ，包括 “863 ”项 目、军 工 攻 关 项 目、 民 口配套 科 研 攻 关 项 目等 ，已取得重要进展 ，并能够进行批量化生产 。但是与 国外相 比，我 国的研究起 步较 晚 ，技术水平仍然存 在差距 。 因为该项技术涉及各 国国防项 目，欧美各 国一直对关键技术 严格必威体育官网网址 ，国外公开发表 的相关论文 、专利数量有 限 。本课 题针对该状况展开 ，通过对高温低介 电透波无机材料 的专利 技术现状和发展趋势 的分析 ，总结 国内外该类材料 的专利分 布情况 ，为科研及开发工作提供信息 。 图 1 天线罩形貌 图 二 、高温低介 电透波无机材料技术概述 一（ ）材料体系 目前 ，可选用 的高温低介 电透波无机材料 的种类主要有氧化铝 、熔融石英 、氮化 硅 、氮化硼和微 晶玻璃等 ，其基本性能指标如表 1所示 。 表 1 陶瓷材料 的介 电性能 X（波段 ） 1. 氧 化 铝 陶 瓷 氧化铝是最早应用于高温天线罩 的陶瓷材料 。例如 ，美 国麻雀 Ⅲ导弹 ，它具有强 度高 、硬度大 、耐雨蚀等优点 ，缺点是材料弹性模量 和膨胀 系数大 、抗热 冲击性差 ， 仅适用于最大马赫数为 3 的天线罩 ，超过该飞行速度 ，气动加热将 引起天线罩热炸 。 2. 二氧化硅材料 熔融石英陶瓷是美 国G eorgia 理工学院在 20 世纪 60 年代研制 出的一种材料 ，它是 非 晶态产 品，是高