مادة ماصة للإشعاع

يُعد طلاء الكرات الحديدية أحد أكثر أنواع مواد التمويه الراداري شيوعًا. يتكون هذا الطلاء من كريات دقيقة مغلفة بحديد الكربونيل أو الفريت . تُحفز موجات الرادار تذبذبات جزيئية بفعل المجال المغناطيسي المتناوب في هذا الطلاء، مما يؤدي إلى تحويل طاقة الرادار إلى حرارة. تُنقل هذه الحرارة بعد ذلك إلى الطائرة وتُبدد. تُستخلص جزيئات الحديد في الطلاء من تحلل خماسي كربونيل الحديد ، وقد تحتوي على آثار من الكربون والأكسجين والنيتروجين . إحدى التقنيات المستخدمة في طائرة F-117A نايت هوك وغيرها من الطائرات الشبحية المماثلة هي استخدام كرات حديد الكربونيل المعزولة كهربائيًا ذات أبعاد محددة ، والمعلقة في طلاء إيبوكسي ثنائي المكونات. تُغطى كل كرة من هذه الكريات المجهرية بثاني أكسيد السيليكون كعازل من خلال عملية خاصة. ثم، أثناء عملية تصنيع الألواح، وبينما لا يزال الطلاء سائلًا، يُطبق مجال مغناطيسي بقوة غاوس محددة وعلى مسافة محددة لإنشاء أنماط مجال مغناطيسي في كرات حديد الكربونيل داخل سائل الطلاء المغناطيسي . يتصلب الطلاء بعد ذلك بفعل المجال المغناطيسي الذي يحافظ على الجزيئات في نمطها المغناطيسي. وقد أُجريت بعض التجارب بتطبيق مجالات مغناطيسية متعاكسة (شمال-جنوب) على جانبي الألواح المطلية، مما أدى إلى اصطفاف جزيئات كربونيل الحديد (بحيث تكون منتصبة بشكل عمودي وموازية ثلاثية الأبعاد للمجال المغناطيسي). يكون طلاء كرات كربونيل الحديد أكثر فعالية عندما تكون الكرات موزعة بالتساوي، ومعزولة كهربائيًا، وتُظهر تدرجًا في الكثافة يزداد تدريجيًا أمام موجات الرادار الواردة. يتكون نوع مشابه من مواد مقاومة الرادار (RAM) من صفائح بوليمر النيوبرين مع حبيبات الفريت أو جزيئات الكربون الأسود الموصلة (تحتوي على حوالي 0.30% من الجرافيت البلوري من حيث الوزن بعد المعالجة) المدمجة في مصفوفة البوليمر. استُخدمت هذه البلاطات في الإصدارات الأولى من طائرة F-117A نايت هوك، على الرغم من أن الطرازات الأحدث تستخدم مواد مقاومة رادار مطلية. يتم طلاء طائرة F-117 بواسطة روبوتات صناعية لضمان تطبيق الطلاء بشكل متسق بسماكات وكثافات محددة. الطائرة مغطاة ببلاط مُلصق بجسمها، والفراغات المتبقية مُلئت بكرات حديدية لاصقة. وقد طرح سلاح الجو الأمريكي طلاءً ماصًا للرادار مصنوعًا من مواد مغناطيسية وغير مغناطيسية. وبفضل تقليل انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية، يُساعد هذا الطلاء على تقليل ظهور الطائرات المطلية به على شاشات الرادار. كما طورت شركة نانوفلايت الإسرائيلية طلاءً ماصًا للرادار يستخدمالجسيمات النانوية . ^{[ 9 ]} كما نجح الجيش التايواني في تطوير طلاء ماص للرادار، يُستخدم حاليًا على سفن حربية تايوانية شبحية، وعلى طائرة مقاتلة شبحية تايوانية الصنع، قيد التطوير حاليًا، وذلك ردًا على تطوير تقنية التخفي من قبل منافستها، جمهورية الصين الشعبية ، التي عُرفت بعرضها سفنًا حربية وطائرات شبحية للجمهور. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

تُستخدم مادة ماصة رغوية كبطانة للغرف عديمة الصدى لقياسات الإشعاع الكهرومغناطيسي. تتكون هذه المادة عادةً من رغوة يوريثان مقاومة للحريق مُحمّلة بكربون أسود موصل [جزيئات كروية من كربونيل الحديد، و/أو جزيئات جرافيت بلورية] بنسب تتراوح بين 0.05% و0.1% (وزنًا في المنتج النهائي)، ومقطّعة إلى أهرامات مربعة بأبعاد محددة تتناسب مع الأطوال الموجية المطلوبة. يمكن تحقيق تحسينات إضافية عند ترتيب الجزيئات الموصلة بشكل متدرج الكثافة، بحيث تحتوي قمة الهرم على أقل نسبة من الجزيئات، بينما تحتوي قاعدته على أعلى كثافة. يُحدث هذا تغييرًا طفيفًا في المعاوقة لموجات الرادار الواردة، مما يقلل من الانعكاس (الصدى). يُختار طول الهرم من القاعدة إلى القمة، وعرض قاعدته، بناءً على أقل تردد متوقع عند البحث عن مادة ماصة واسعة النطاق. في التطبيقات العسكرية، تُستخدم تقنية التخميد منخفض التردد عادةً بمسافة 60 سم (24 بوصة) ، بينما لا تتجاوز المسافة في الألواح عالية التردد 7.5 إلى 10 سم (3 إلى 4 بوصات) . ومن الأمثلة على تطبيقات الترددات العالية رادار الشرطة (رادار قياس السرعة في نطاقي K وKa)، حيث يبلغ طول الأهرامات حوالي 10 سم (4 بوصات) وقاعدتها 5 سم × 5 سم (2 بوصة × 2 بوصة) . يُثبّت هذا الهرم على قاعدة مكعبة الشكل أبعادها 5 سم × 5 سم وارتفاعها 2.5 سم ( بوصة واحدة) (يبلغ الارتفاع الكلي للهرم والقاعدة حوالي 12.5 سم أو 5 بوصات ). تتميز حواف الهرم الأربعة بانحناءات ناعمة تُعطيه مظهرًا منتفخًا بعض الشيء. يُساهم هذا الانحناء في تشتيت إضافي للضوء ويمنع أي حافة حادة من تكوين انعكاس متماسك. تُركّب ألواح التخميد الممتص للإشعاع (RAM) بحيث تكون رؤوس الأهرامات مُوجّهة نحو مصدر الرادار. قد تكون هذه الأهرامات مخفية أيضًا خلف غلاف خارجي شبه شفاف للرادار حيث تكون الديناميكا الهوائية مطلوبة.                  تعمل ممتصات الرغوة الهرمية على إضعاف الإشارة عن طريق التشتت والامتصاص. يحدث التشتت بشكل متماسك، عندما تكون الموجات المنعكسة متوافقة في الطور ولكنها موجهة بعيدًا عن جهاز الاستقبال، أو بشكل غير متماسك، حيث قد تنعكس الموجات عائدةً إلى جهاز الاستقبال ولكنها غير متوافقة في الطور، وبالتالي تكون قوة الإشارة فيها أضعف. ومن الأمثلة الجيدة على الانعكاس المتماسك الشكل متعدد الأوجه لطائرة الشبح F-117A، الذي يُشكّل زوايا مع مصدر الرادار بحيث تنعكس الموجات المتماسكة بعيدًا عن نقطة المنشأ (عادةً مصدر الكشف). كما يحدث التشتت غير المتماسك داخل بنية الرغوة، حيث تُعزز الجسيمات الموصلة المعلقة التداخل الهدام. ويمكن أن يؤدي التشتت الداخلي إلى  إضعاف الإشارة بما يصل إلى 10 ديسيبل. في الوقت نفسه، تُقطع الأشكال الهرمية بزوايا تزيد من عدد ارتدادات الموجة داخل البنية. ومع كل ارتداد، تفقد الموجة جزءًا من طاقتها لصالح مادة الرغوة، وبالتالي تخرج بقوة إشارة أضعف. ^{[ 1 ]} تتوفر ممتصات رغوة أخرى على شكل صفائح مسطحة، باستخدام تدرج متزايد في أحمال الكربون في طبقات مختلفة. يحدث الامتصاص داخل مادة الرغوة عندما تتحول طاقة الرادار إلى حرارة في الجسيمات الموصلة. لذلك، في التطبيقات التي تتضمن طاقات رادار عالية، تُستخدم مراوح التبريد لطرد الحرارة المتولدة.

طبقة جاومان هي مادة ماصة للرادار. عند ظهورها لأول مرة عام ١٩٤٣، كانت تتكون من سطحين عاكسين متساويي المسافة وسطح أرضي موصل. يمكن تشبيهها بشاشة سالزبوري متعددة الطبقات ، نظرًا لتشابه المبادئ. وباعتبارها طبقة ماصة رنانة (أي أنها تستخدم تداخل الموجات لإلغاء الموجة المنعكسة)، فإن طبقة جاومان تعتمد على المسافة λ/4 بين السطح العاكس الأول والسطح الأرضي، وكذلك بين السطحين العاكسين (بإجمالي λ/4 + λ/4). ولأن الموجة يمكن أن ترن عند ترددين، فإن طبقة جاومان تُنتج قمتين للامتصاص عبر نطاق من الأطوال الموجية (في حال استخدام تكوين الطبقتين). يجب أن تكون جميع طبقات هذه الطبقات متوازية مع بعضها البعض ومع السطح الأرضي الذي تحجبه. تستخدم طبقات جاومان الأكثر تطورًا سلسلة من الأسطح العازلة التي تفصل بين الصفائح الموصلة. تزداد موصلية هذه الصفائح كلما اقتربت من السطح الأرضي.

أثبتت الرنانات الحلقية المنقسمة (SRRs) في مختلف التكوينات التجريبية فعاليتها العالية كممتصات للرادار. ويمكن استخدام تقنية SRR بالتزامن مع التقنيات المذكورة أعلاه لتحقيق تأثير امتصاص تراكمي. وتكون هذه التقنية فعالة بشكل خاص عند استخدامها على أشكال متعددة الأوجه ذات أسطح مستوية تمامًا لا تعكس أي إشارات مباشرة إلى مصدر الرادار (مثل F-117A). تعتمد هذه التقنية على عملية تصوير فوتوغرافي لإنشاء طبقة مقاومة على رقاقة نحاسية رقيقة (حوالي 0.18 مم أو 0.007 بوصة ) مثبتة على دعامة عازلة (مادة لوحة دوائر رقيقة) محفورة في مصفوفات رنانات مضبوطة، حيث يكون كل رنان على شكل حرف "C" (أو أي شكل آخر، مثل المربع). كل رنان SRR معزول كهربائيًا، وتُحدد جميع أبعاده بدقة لتحسين الامتصاص عند طول موجي محدد للرادار. ولأن شكل "C" ليس حلقة مغلقة على شكل حرف "O"، فإن الفتحة الموجودة فيه تُشكل فجوة ذات أبعاد محددة تعمل كمكثف. عند تردد 35 جيجاهرتز، يبلغ قطر الرنان "C" حوالي 5 ملم (0.20 بوصة) . يمكن ضبط الرنان على أطوال موجية محددة، ويمكن تكديس عدة رنانات حلقية مقسمة (SRRs) مع طبقات عازلة بسماكات محددة بينها لتوفير امتصاص واسع النطاق لطاقة الرادار. عند تكديسها، تواجه الرنانات الأصغر (ذات التردد العالي) مصدر الرادار أولاً (مثل كومة من الكعك تكبر تدريجياً كلما ابتعدنا عن مصدر الرادار). وقد أثبتت الكومات المكونة من ثلاثة رنانات فعاليتها في توفير توهين واسع النطاق. تعمل تقنية الرنانات الحلقية المقسمة (SRR) بنفس طريقة عمل الطلاءات المضادة للانعكاس عند الأطوال الموجية الضوئية . توفر هذه التقنية أعلى فعالية في توهين الرادار مقارنةً بأي تقنية أخرى معروفة سابقاً، وهي خطوة أقرب نحو تحقيق الاختفاء التام (التخفي الكامل). كما يجري العمل على تطويرها في الأطوال الموجية المرئية، وكذلك في الأطوال الموجية تحت الحمراء (باستخدام مواد ماصة لتقنية الليدار).     

تعمل أجهزة الرادار في نطاق ترددات الميكروويف، التي يمكن امتصاصها بواسطة الأنابيب النانوية متعددة الجدران (MWNTs). سيؤدي تطبيق هذه الأنابيب على الطائرات إلى امتصاص الرادار، وبالتالي سيبدو مقطعها الراداري أصغر . أحد التطبيقات الممكنة هو طلاء الطائرة بهذه الأنابيب النانوية. وقد أُجريت مؤخرًا بعض الأبحاث في جامعة ميشيغان حول جدوى استخدام الأنابيب النانوية الكربونية كتقنية للتخفي في الطائرات. ووجد الباحثون أنه بالإضافة إلى خصائص امتصاص الرادار، فإن هذه الأنابيب لا تعكس الضوء المرئي ولا تشتته، مما يجعلها غير مرئية تقريبًا في الليل، تمامًا مثل طلاء الطائرات الشبحية الحالية باللون الأسود، ولكن بفعالية أكبر بكثير. مع ذلك، فإن القيود الحالية في التصنيع تحول دون إنتاج طائرات مطلية بالأنابيب النانوية. تتمثل إحدى النظريات للتغلب على هذه القيود في تغطية الجسيمات الصغيرة بالأنابيب النانوية وتعليقها في وسط مثل الطلاء، والذي يمكن تطبيقه بعد ذلك على سطح ما، كما هو الحال في الطائرات الشبحية. ^{[ 12 ]}