等離子體的新用途

常毅

從等離子體的性質說起

等離子體是繼物質的固態、液態、氣態之后的第四種物質形態。它是由大量帶電粒子組成的非約束宏觀體系，內部包含自由電子、自由離子和中性粒子，在自然界中廣泛存在。例如，將氣體加熱，當其原子達到幾千甚至上萬攝氏度時，電子就會被原子被"甩"掉，原子變成只帶正電荷的離子。此時，電子和離子帶的電荷相反，但數量相等，氣體就會電離成為等離子體。人們經常能看到的閃電、霓虹燈，還有南北兩極絢麗的極光，都是形成等離子體的氣體造成的效應。軍事上的高空核爆炸、放射性核素的射線、強激光照射、高壓氣體放電、高速飛行器的激波在地球上空80～400千米的區域等都能夠形成等離子體。

人們通常利用形成等離子體放出的大量能量以及產生的高溫，切割金屬、制造半導體元件、進行特殊的化學反應等。而在航空工業中，等離子體也有著廣泛的用途，其中最為一般人所熟悉的，是應用于飛行器的雷達隱身。與常規的幾何隱身、吸波材料隱身相比，等離子體隱身具有吸波頻帶寬、效率高、使用簡便、價格便宜等優點，同時在使用過程中特征參數可變，可針對特定的雷達威脅進行優化；另外，等離子體隱身對飛機外形沒有特殊的要求，無需改變飛機的氣動外形設計，不影響飛行器的飛行性能，還可以把沒有隱身性能的現有飛機改裝成隱身飛機，由于沒有吸波材料涂層，還能降低維護費用。

但是，等離子體在飛行器上的應用，遠不止“隱身”這一個用途可以簡單概括，事實上，科研工作者們早就開始了進一步的研究工作。……