為了在戰(zhàn)場(chǎng)上取得優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代軍事系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，新型的先進(jìn)材料不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，用于小型化、超耐久的柔性電子產(chǎn)品。這些先進(jìn)的材料包括潛在的自愈材料、先進(jìn)復(fù) 合材料、功能陶瓷以及對(duì)電磁干擾作出反應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)保護(hù)材料等。

    新一代先進(jìn)材料，如超材料、石墨烯和碳納米管等，因其擁有天然材料所不具備的超常物理性能而適用于一系列作戰(zhàn)任務(wù)或極端環(huán)境，已經(jīng)引起了軍方相當(dāng)大的興趣和投資。

    軍事專(zhuān)家預(yù)計(jì)，這些材料將產(chǎn)生顛覆性技術(shù)，不可逆轉(zhuǎn)地改變戰(zhàn)場(chǎng)和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的性質(zhì)。

    超材料

超材料

    超材料指的是一些具有人工設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的復(fù)合材料。典型的超材料有“左手材料”、光子晶體、“超磁性材料”、“金屬水”。

    1.超材料天線

    超材料由亞波長(zhǎng)的微結(jié)構(gòu)組成，它們的結(jié)構(gòu)比它們要操作的輻射波短，這些微結(jié)構(gòu)可以由非磁性金屬（如銅）制成，并蝕刻在玻璃纖維電路板型襯底上。

    超材料的負(fù)折射率可令超材料天線接收不同頻率的電流信息。mTenna超材料天線可自動(dòng)校準(zhǔn)，在飛行中調(diào)整對(duì)電磁波的接收，其制造工藝類(lèi)似于液晶顯示器或智能手機(jī)玻璃屏幕，體積很小。mTenna超材料天線研發(fā)成本低，功耗小，便于攜帶。

    2.超材料雷達(dá)

    在雷達(dá)領(lǐng)域，通過(guò)將金屬微結(jié)構(gòu)印制在柔性基底上制造超材料薄膜，利用超材料的頻率選擇和負(fù)折射率特性，制造隱形涂層，實(shí)現(xiàn)射頻隱身，提高雷達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)生存能力。

    同時(shí)，通過(guò)對(duì)線路施加不同電壓可以主動(dòng)控制波束，根據(jù)不同環(huán)境對(duì)波束進(jìn)行不同調(diào)制，提高探測(cè)距離、分辨能力，并規(guī)避周?chē)盘?hào)干擾，提高雷達(dá)作戰(zhàn)效能。

    仿生技術(shù)

探雷的機(jī)器魚(yú)

    仿生學(xué)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的工程技術(shù)與生物科學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科，人們研究生物體的結(jié)構(gòu)與功能工作的原理，并根據(jù)這些原理發(fā)明出新的設(shè)備、工具和科技。

    1.仿海洋生物水下航行器

    美國(guó)海軍水下戰(zhàn)中心正在測(cè)試一種探雷無(wú)人水下航行器，該航行器采用仿生學(xué)原理，模仿海洋生物。航行器長(zhǎng)3米，動(dòng)力系統(tǒng)由四個(gè)高升力鰭狀箔片和兩個(gè)后螺旋槳推進(jìn)器組成，拍打推進(jìn)行為模仿海龜，使航行器可以在低速中具有良好的操控性和靈活性，可自主改變行進(jìn)高度和角度，重新定位并圍繞目標(biāo)移動(dòng)，捕捉目標(biāo)的三維圖像。

    此前，美國(guó)海軍作戰(zhàn)部長(zhǎng)快速創(chuàng)新單位（CRIC）也曾開(kāi)發(fā)一款外形很像魚(yú)的無(wú)人航行器，稱(chēng)之為“機(jī)器魚(yú)”。“機(jī)器魚(yú)”長(zhǎng)約1.2米，沒(méi)有螺旋槳，也沒(méi)有噴水推進(jìn)器，而是像魚(yú)類(lèi)一樣擺動(dòng)尾巴前進(jìn)。由于采用擺動(dòng)尾巴的方式前進(jìn)，因此可保持靜音性和較高的推進(jìn)效率。“機(jī)器魚(yú)”可攜帶聲學(xué)傳感器和水下攝像機(jī)，可執(zhí)行水下探雷任務(wù)，或長(zhǎng)期監(jiān)視艦船、港口和潛艇。在電量充足的情況下，“機(jī)器魚(yú)”可在水下游弋?dāng)?shù)天或數(shù)周，并可融入當(dāng)?shù)氐暮Ｑ笊锃h(huán)境。

    2.“敏捷游泳者”

    美國(guó)海軍研究辦公室正在資助一個(gè)原型“敏捷游泳者”兩棲自主水下航行器項(xiàng)目。航行器依據(jù)仿生學(xué)原理，兩側(cè)“長(zhǎng)”有一對(duì)波浪形飄帶，類(lèi)似魚(yú)類(lèi)的鰭，能為機(jī)器人的前進(jìn)、轉(zhuǎn)向提供動(dòng)力。同時(shí)，航行器也參考了蛇的運(yùn)動(dòng)方式，能在草地、雪地、冰面等不同地面環(huán)境上安全穿行，因此無(wú)論在水中或是陸地上，航行器都能通過(guò)控制飄帶進(jìn)行波浪形運(yùn)動(dòng)提供前進(jìn)動(dòng)力。

    石墨烯

夜視鏡

    石墨烯是已知最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎完全透明，質(zhì)輕且柔韌，導(dǎo)電導(dǎo)熱性強(qiáng)，在微電子、光電子和新材料等高技術(shù)軍事領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛能。

    1.夜視眼鏡

    將石墨烯夾入鏡片之間，做成一種能捕捉可見(jiàn)光和紅外線的傳感器。鏡片可做成比手指甲更小，結(jié)合于隱形眼鏡中，未來(lái)可用于士兵獲得夜視能力。

    2.裝甲系統(tǒng)

    將石墨烯與其他輕質(zhì)高強(qiáng)材料復(fù)合，有望獲得高性能輕型裝甲系統(tǒng)。

    3.隱身防護(hù)

    石墨烯還可用于隱身防護(hù)領(lǐng)域。美國(guó)加州大學(xué)制造了石墨烯基紅外隱身涂層，能通過(guò)改變反射光的波長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外隱身。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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