時家明教授（左三）帶領團隊攻關 張世初攝
國防科技大學電子對抗學院教授時家明團隊，20年來緊盯光子晶體這一前沿領域，先後攻克多項關鍵技術，研製出能同時防禦可見光、紅外、鐳射等多個波段偵察和制導的新型隱身材料，為我軍裝備戰場生存能力躍升提供了有效支撐。
王宗怡 本報記者 張強
夏夜，某實驗基地內，一輛戰車自山下顛簸而來，灼熱的引擎蓋上，覆蓋著一層薄膜。
不遠處，國防科技大學電子對抗學院教授時家明的目光，正隨著遠紅外熱像儀的鏡頭向車身聚焦。他凝神聚氣，一邊調節測溫點，一邊仔細捕捉引擎蓋表面的熱輻射波動，有如經驗老到的中醫給病人懸絲診脈。
紅外熱像圖上，貼了“退燒貼”的引擎蓋混沌漆黑，與茫茫背景融為一體。“貼附我們的材料後輻射特徵明顯下降，隱身效果不錯！”面對近乎完美的試驗結果，時家明欣然一笑，囑咐大家抓緊採集資料。
引擎蓋上的這劑“退燒貼”，是一種光子晶體柔性複合隱身材料，該材料可以透過抑制目標熱輻射，達到讓目標實現紅外隱身的效果。近20年來，時家明帶領團隊緊盯光子晶體這一前沿領域，先後攻克多項關鍵技術，研製出能同時防禦可見光、紅外、鐳射等多個波段偵察和制導的新型隱身材料，為我軍裝備戰場生存能力躍升提供了有效支撐。
打通理論到實踐的“任督二脈”
隨著軍事偵察和精確制導技術的發展，我重要經濟和軍事目標面臨的威脅與日俱增，資訊化戰爭中，目標加強隱身防護迫在眉睫。
2005年，長期致力於電子防護和光電對抗研究的時家明，從國外文獻中瞭解到，光子晶體是具有光子帶隙的週期性介電引數的結構型材料，透過調節其光學特性，可抑制自發輻射。心懷強國強軍的憂思，時家明開始思考這一技術在軍事偽裝領域上的應用。
儘管“光子晶體理論”早在上世紀80年代末就被國外科學家率先提出，但多年以來一直停留在實驗室研究階段。其作為隱身材料，理論上是否可行尚且存疑，更遑論加工製備。
條件不成熟，前景也不明朗，但時家明和團隊成員堅信，困難意味著工作的價值，如果等萬事俱備，恐怕也就失去了戰略博弈的先機。
模擬計算是實現理論跨越的第一道關隘。按照內部材料週期性排列的不同，光子晶體可分為多種類別，每種類別的微觀結構迥異。當時，正在攻讀博士的團隊成員趙大鵬依稀記得，為挑選出隱身效能最佳的光子晶體結構，大家不得不同時在數臺電腦上程式設計、執行，以加速獲取各類模擬結果。
完成了模擬計算，如何加工出實物成為又一道擺在團隊面前的難題。缺儀器、缺裝置、缺工藝……全體成員歷經數月的考察、研究和動手改進，並利用輾轉“淘”來的一臺光學鍍膜機，摸索著製作出一個僅有眼鏡片大小的矽基底小樣。
2007年夏天，趙大鵬和師弟帶著剛剛製備的小樣前往地方院校的理化中心進行反射率測試。實驗資料顯示，鍍有光子晶體的樣品反射率遠高於作為標準參照物的平整金表面的反射率。而其他效能的測試，同樣得到了可喜的結果。
天道酬勤！攻克這項重大技術的理論基礎難關，如同打通了任督二脈。任督通，則百脈皆通。受此鼓舞，團隊將目光投向實裝運用，進一步加快了工程化的腳步。
為裝備隱身開出“貼敷”妙方
幾十年來，時家明始終將國防需求作為第一選擇，他帶領團隊研發的煙幕材料已成功應用於4種型號裝備配發全軍多個部隊，並一直被使用至今。
團隊深知，使用矽基底鍍膜所呈現的資料雖好，卻無法真正運用於實戰。若要真正達到隱身效果，必須以柔性材料為基底，貼附於武器裝備的表面。
在上級支援下，團隊正式向隱身柔性薄膜的批次製備難題發起衝鋒。
酷暑時節，時家明一行風塵僕僕地來到國內某紡織廠，拜訪廠方的技術專家。此前，他們已調研多家單位，拿回了上百種不同面料的樣品，但始終沒能解決光子晶體牢固附著的難題。時家明此行，正是想遊說紡織廠與他們合作，共同為布料改性。
朔風呼嘯、人跡罕至的北方山區裡，團隊骨幹陳宗勝、李志剛與同事身背儀器，實測裝備隱身效能。近年來，類似這樣的外場實驗已進行了20餘次，每一次團隊人員都是舟車勞頓、餐風宿雨。
為探索膜料的沉積速率、膜厚分佈，團隊中青年骨幹們長期泡在實驗樓裡，守在轟鳴的鍍膜機旁，重複著一系列繁瑣的操作，將“百鍊鋼化成了繞指柔”。
物有甘苦，嘗之者識；道有險隘，履之者知。工程實踐中，“嘗試—再嘗試”“失敗—再失敗”，這個輪迴究竟歷經了多少次，團隊成員誰也說不清楚。
經過刻苦的攻關，課題組在薄膜均勻性控制等多項技術上取得了重大突破，成功為裝備隱身開出了“貼敷”妙方。
實現多波段探測下“不露聲色”
若不是親眼所見，恐怕很多人都不會相信，這張薄如蟬翼、輕若煙霧的薄膜，竟可以直接貼附於目標表面，防禦可見光、紅外、鐳射等多個波段偵察和制導。
由於偵察和制導武器的工作波段已覆蓋了可見光、紅外、鐳射等多個波段，因此隱身也必須在多波段發力。
然而，實現戰車發動機等高溫目標的紅外隱身，需抑制偵察波段內的紅外輻射，但鐳射和雷達的偽裝技術卻基於完全相反的原理，因此同一件“隱身衣”無法在不影響散熱的前提下，同時滿足熱紅外、鐳射和雷達波隱身。
“能不能利用光子晶體的禁帶特性，讓電磁波在不同波段上自如地吸收和反射？”“理是這麼個理，想做出來太難！”“不難還能叫攻關？”歷經多次“頭腦風暴”，課題組開啟了新一輪研究。時家明給團隊提出要求——迴歸理論，把光子晶體的特性研究透，然後邊學邊幹，直至拿出實物。
最終，一份給“光譜挖孔”的構想擺上了桌面，大家一致決定，人為破壞光子晶體的週期結構，引入缺陷、對症下藥，調控裝備在多個波段的電磁波輻射，使裝備在敵人施加的多波段探測上“不露聲色”，同時又不影響目標的正常工作與散熱。透過精心的演算和製備，團隊終於成功研製出集多項功能於一身的複合隱身材料，實現了多波段隱身能力。
2018年，基於光子晶體技術的柔性複合隱身新材料作為軍隊系統遴選的高科技成果，亮相第十三屆重慶高交會。當前，該專案已具備規模化生產能力，並與多個單位達成了合作意向。
“目前，我們又瞄準了未來實戰需求，向強電磁脈衝防護等新興技術發起了新的衝擊。置身於激烈的軍事競爭中，惟有拼搏、再拼搏，超越、再超越。”時家明說。
來源：科技日報
