中國新材料將使雷達探測距離增加50倍，或成為隱形戰機剋星!

原標題：中國新材料將使雷達探測距離增加50倍，或成為隱形戰機剋星!

現代作戰是建立在電子技術基礎上的戰爭，誰的電子裝備擁有優勢誰就能奪取制電磁權，進而奪取戰場信息主導權。在單向透明的情況下對敵人發起攻擊，電子設備的性能與材料密切相關，如F-16和F-22都使用了有源相控陣雷達，但二者的材料完全不同，性能相差巨大。這裡所說的材料指的主要是半導體材料，衡量半導體材料的主要指標功率/質量比和反應靈敏度，前者描述在一定質量下器件功率有多大，後者描述器件工作狀態轉換和小信號檢測能力有多強，而中國在這方面最近取得的成果很可能會時雷達性能獲得大幅度提升。

美F-22機載雷達AN/APG-77使用了以氮化鎵為基底材料的半導體，其電子遷移速率和質量功率比相對於傳統砷化鎵材料雷達提高了約5～10倍。這就意味，在同樣雷達同質量的情況下，可以在對手1.5倍以上距離探測目標，這必然帶來極大的戰術優勢，我國目前雖然已製備成功氮化鎵晶體，但能工程使用的該材料還有差距，這也讓我軍飛機、艦艇與敵人實施制電磁權爭奪時處於劣勢。徐宇曦教授發表的一篇名為《界面溶液法合成半導體二維聚合物》的論文非常值得注意，標誌著我國已經擁有了在實驗室製備二維半導體材料的能力，這種材料的威力將能大幅度提高電子設備性能。

所謂二維半導體是相對三維半導體而言的，這種半導體非常薄，在厚度上只由一個原子組成，與塊狀的三維半導體相比，這類半導體內的電子遷移速率非常快。這是因為，受限於三維空間環境，在施加電壓後，半導體內的電子雖然部分會沿著一個大致確定的方向移動，但整體會在三維空間內亂飛，大多數運動能量被消耗。而在二維半導體內，電子無法向第三維移動，因而就會大大增加電流。這種性能增加有多少呢？國家納米科學中心論文給出的結論是功率質量比1000倍！反應靈敏度超出6000倍！這意味著什麼呢？我給大家來算算這筆賬。

雷達的探測距離於功率和靈敏度的四次方成正比，在採用該種材料後，同樣體積重量的雷達將能實現現有雷達的50倍！以F-22為例，其RCS極小值為0.0001㎡，可以縮小現有雷達對正常戰機探測距離的13倍，一個能探測150千米的機載雷達，只能在10千米附近發現F-22，但當雷達使用了二維半導體材料後，卻能在576km處發現F-22，考慮到目前隱身飛機的隱身能力已經幾乎到極限，特別是難以降低最小值，因此可以說一旦該種雷達投產，隱身飛機神話再也無法重現了。此外，需要注意的是，這種新型材料具有柔軟、可塑性強的優點，在此特點影響下，研究能貼在飛機表面的共形雷達天線陣也就水到渠成了。

二維半導體材料一般具有熱力穩定性，這讓使用化學方法可控制備成為可能，一般的方法是化學氣相輸運法先合成半導體合金塊體，而後使用機械剝離法進行製備。

以二硫族化物為例，化學氣相輸運法指將一些單組份的粉末材料和一定量的輸運試劑置於真空石英管內，將該石英管置入有一定溫度梯度的反應管，最後再將一端放置於高溫環境，一端放置於低溫環境，在低溫區會生長出合金單體晶塊。通過反覆的機械剝離，就可以在約30納米的基底上生成二維二硫化物材料，但這種方法比較粗糙，耗時較長，難以大規模生產。後來科學家發明出了物理氣相沉積法和化學氣相沉積法。

物理氣相沉積法是指在高溫下直接蒸發單組份的粉末源，在低溫下實施凝結沉積得到單層二維半導體材料，沉積區的溫度梯度極為關鍵，如操作正常，最終會得到一層二維半導體薄膜。化學氣相沉積法指使用氧化物和欲製備的材料單質為反應源，令其在特定高溫下揮發並發生化學反應，最終在容器附近沉積出一層二維半導體材料薄膜。

徐宇曦教授所在的課題組就是在化學氣相沉積法上實施改進，利用1, 4-間苯二腈在二氯甲烷和三氟甲磺酸的界面發生腈三聚反應合成二維含三嗪高分子，這種二維高分子在有機溶劑中具有極好的分散性。這使得它只需經過簡單的抽濾就可以形成具有固定尺寸的柔性高分子薄膜，更為神奇的是其能良好製備成場效應晶體管器件，直接用於各類電子半導體元件。

但是，我們還應當看到，研製這種材料的思路雖然不錯，但離實用化還有很遠的路要走。二維半導體材料只能小部分存在於實驗室內，成本代價高昂，大規模製造的問題目前沒有辦法解決。如果每次可製造幾毫米，都已經處於世界頂尖水平了。而且，製造出幾毫米就已經是集中整個實驗室全部人力物力做很久。不過，二維半導體材料是未來雷達電子系統發展方向，中美都在搞，但現在也都是剛起步階段。

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