納米材料在軍事領(lǐng)域中的應用

范家銘

摘要：隨著社會的發(fā)展與進步，人們對新材料性能與功能的要求越來越高。納米材料作為一中新興的材料由于納米材料所具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子效應，因而具有與非納米材料完全不同的性質(zhì)。目前來說，納米材料有著非常廣泛的應用，如生物材料，服裝，石墨烯等，并在這些方面發(fā)揮著極其重要的作用。本文從納米材料在軍事領(lǐng)域中的應用入手，詳細概述了幾種類型的納米武器等。

關(guān)鍵詞：納米技術(shù)；量子技術(shù)；隱身材料；紅外屏蔽；電磁屏蔽

納米技術(shù)和其他所有技術(shù)一樣，將在未來戰(zhàn)爭中發(fā)揮著不可估量的作用。例如：納米機器人、納米飛機、蚊子導彈等許多無人化設(shè)備將在偵察預警、指揮控制和精確打擊等方面發(fā)揮著越來越重要的作用；納米衛(wèi)星組成的衛(wèi)星監(jiān)視網(wǎng)，可以實時觀察到地球上的每一個角落，使戰(zhàn)爭變得更加透明；納米隱身技術(shù)可以最大限度地隱藏自己，同時千方百計地尋找和發(fā)現(xiàn)敵人，起到武器裝備隱身的目的，如用做隱形飛機涂料的納米ZnO對雷達電磁波具有很強的吸收能力。

納米武器與傳統(tǒng)武器的不同，第一，納米武器具有非凡的智能化功能。量子器件的工作速度比半導體器件快1000倍，因此，用量子器件取代半導體器件，可以大大提高武器裝備控制系統(tǒng)中的信息傳輸、存儲和處理能力。[1]采用納米技術(shù)可使現(xiàn)有雷達在體積縮小數(shù)千倍的同時，其信息獲取能力提高數(shù)百倍；能夠?qū)⒊叻直媪Φ暮铣煽讖嚼走_安放在衛(wèi)星上，進行高精度對地偵察。納米技術(shù)還可以使武器表面變得更“靈巧”，使用納米材料制造潛艇的蒙皮，甚至可以靈敏地“感覺”水流、水溫、水壓等極細微的變化，并及時反饋給中央計算機，最大限度地降低噪聲、節(jié)約能源；能根據(jù)水波的變化提前“察覺”來襲的敵方魚雷，使?jié)撏Ъ皶r做規(guī)避機動。用納米材料做軍用機器人的“皮膚”可以使之具有比真人的皮膚還要敏感的“觸感”，從而能更有效地完成軍事任務。

第二，武器裝備系統(tǒng)超微型化。納米技術(shù)使武器的體積、重量大大減小。用量子器件取代大規(guī)模的集成電路，可使武器控制系統(tǒng)的重量和功耗成千倍的減小。納米技術(shù)可以把現(xiàn)代作戰(zhàn)飛機上的全部電子系統(tǒng)集成在一塊芯片上，也能使目前需車載的電子戰(zhàn)系統(tǒng)縮小至可由單兵攜帶。用納米技術(shù)制造的微型武器，其體積只有昆蟲大小，卻能像士兵一樣遂行各種軍事任務。由于這些微型武器隱蔽性好，它們可以潛在敵方關(guān)鍵設(shè)備中長達幾十年之久。平時相安無事，戰(zhàn)時則可群起而攻之，令人防不勝防。

第三，由于用納米技術(shù)制造的微型武器系統(tǒng)，一般來說幾乎沒有肉眼看得見的硬件單元的連接，省去了大量線路板和接頭，因此與其他的小型武器相比，其成本將低得多，而運用也十分方便。如用一架無人駕駛飛機就可以將數(shù)以萬計的微機電系統(tǒng)探測器空投到敵軍可能部署和地域或散布在天空中，而利用納米技術(shù)生產(chǎn)出的納米衛(wèi)星的重量小于0.1千克，一枚“飛馬座”級運載火箭一次即可發(fā)射數(shù)百乃至數(shù)千顆衛(wèi)星，覆蓋全球，完成偵察和信息轉(zhuǎn)發(fā)任務。正因為如此，美國戰(zhàn)略研究所的一位科學家說：“道理很簡單，如果美國10艘航空母艦毀了四五艘，可能會重創(chuàng)美國軍力。如果以這筆錢來發(fā)展袖珍武器，那么我們可以以量取勝，毀了100艘袖珍潛艇或飛機，也無關(guān)痛癢。

第四，納米武器與傳統(tǒng)的武器明顯不同還表現(xiàn)在，它以神經(jīng)系統(tǒng)為主要打擊目標。信息技術(shù)的發(fā)展使戰(zhàn)爭形態(tài)發(fā)生了根本的變化，一方面，打擊手段不斷智能化、精確化；另一方面，打擊目標也從傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)施轉(zhuǎn)向信息系統(tǒng)。納米武器由于具有超微型和智能化的明顯優(yōu)勢，打擊敵方的神經(jīng)系統(tǒng)必然是納米武器的首選目標，通過納米武器所煥發(fā)出來的巨大戰(zhàn)爭威力而使敵方宏觀作戰(zhàn)體系“突然癱瘓”，以致不得不屈服于微型武器所造成的戰(zhàn)爭壓力。以隱身材料為例。

納米材料由于質(zhì)輕層薄，具有特殊的光學性能，可實現(xiàn)高吸收、寬頻帶、紅外微波吸收兼顧等要求，是一種非常有發(fā)展前途的新型軍用雷達波吸收劑，由它制成的材料在很寬的頻帶范圍內(nèi)可以逃避雷達的偵查，同時也有紅外隱身的作用，納米材料已成為隱身材料重點研究方向之一。納米材料因為具有很高的對電磁波的吸收特性，納米材料現(xiàn)已受到各主要國家的高度重視，并把其作為新一代隱身材料進行探索與研究，在國外，涂敷型隱身材料技術(shù)已經(jīng)比較成熟，結(jié)構(gòu)型隱身材料也已經(jīng)開始使用。

目前國內(nèi)外研究的納米雷達波吸收劑有幾種類型，其中主要的一種類型是用納米氧化物吸收劑，包括Fe3O4、ZnO、NiO、MoO2等單一氧化物和LaFeO3等復合氧化物納米微粉，它們不僅吸波性能優(yōu)異，而且還建有抑制紅外輻射等數(shù)種功能。另外Al2O3、Fe2O3、SiO2和TiO2的復合粉體與高分子纖維結(jié)合對中紅外波段有很強的吸收性能，這種復合體對這個波段的紅外探測器有很好的屏蔽作用。納米微粒用于熱紅外偽裝上主要是為降低被偽裝物的紅外發(fā)射率。有些納米微粒具有很強的吸收中紅頻段的特性，普通的紡織材料通過特殊的織物設(shè)計和一定的紡織、染整加工，可以成為具有特種性能的偽裝材料，通常采用對普通材料進行深層加工和特殊的服裝設(shè)計來制成紅外偽裝物，這些織物對人體釋放的中紅外頻段紅外線有屏蔽作用。

納米粒子對紅外和電磁波屏蔽的機理主要有兩方面：（1）由于納米微粒尺寸遠小于紅外及雷達波波長，因此納米微粒材料對這種波的透過率比常規(guī)材料要強得多。這就大大減少波的反射率，使得紅外探測器和雷達接收到的反射信號變得很微弱，從而達到隱身的作用。（2）納米微粒材料的比表面積比常規(guī)粗粉體大很多，對紅外光和電磁波的吸收率也比常規(guī)材料大得多，這就使得紅外探測器及雷達得到的反射信號強度大大降低，因此很難發(fā)現(xiàn)被探測目標，起到屏蔽作用。

海泰納米生產(chǎn)的納米氧化物各類粉體，其納米氧化鈦和納米氧化鋅已被軍方用來做吸波材料，用于道路、橋梁和軍事目標的偽裝，納米氧化錫銻（ATO）被用來屏蔽激光波，ATO對紅外線有良好的屏蔽性能，屏蔽率可達近70%以上，和其它紅外隱身材料混合使用，可有效的實現(xiàn)對紅外探測器的屏蔽，可用作紅外隱身服裝或紅外隱身保護罩。

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