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未來戰爭要“拼”新材料

2018-04-18 09:30:02 作者：本網整理來源：大洋網-廣州日報分享至：

為了在戰場上取得優勢，現代軍事系統變得越來越復雜，新型的先進材料不斷被開發出來，用于小型化、超耐久的柔性電子產品。這些先進的材料包括潛在的自愈材料、先進復合材料、功能陶瓷以及對電磁干擾作出反應的網絡保護材料等。

新一代先進材料，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任務或極端環境，已經引起了軍方相當大的興趣和投資。

軍事專家預計，這些材料將產生顛覆性技術，不可逆轉地改變戰場和未來戰爭的性質。

超材料

超材料

超材料指的是一些具有人工設計的結構并呈現出天然材料所不具備的超常物理性質的復合材料。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

超材料由亞波長的微結構組成，它們的結構比它們要操作的輻射波短，這些微結構可以由非磁性金屬（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超材料天線可自動校準，在飛行中調整對電磁波的接收，其制造工藝類似于液晶顯示器或智能手機玻璃屏幕，體積很小。mTenna超材料天線研發成本低，功耗小，便于攜帶。

2.超材料雷達

在雷達領域，通過將金屬微結構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折射率特性，制造隱形涂層，實現射頻隱身，提高雷達戰場生存能力。

同時，通過對線路施加不同電壓可以主動控制波束，根據不同環境對波束進行不同調制，提高探測距離、分辨能力，并規避周圍信號干擾，提高雷達作戰效能。

仿生技術

探雷的機器魚

仿生學是近年來發展起來的工程技術與生物科學相結合的交叉學科，人們研究生物體的結構與功能工作的原理，并根據這些原理發明出新的設備、工具和科技。

1.仿海洋生物水下航行器

美國海軍水下戰中心正在測試一種探雷無人水下航行器，該航行器采用仿生學原理，模仿海洋生物。航行器長3米，動力系統由四個高升力鰭狀箔片和兩個后螺旋槳推進器組成，拍打推進行為模仿海龜，使航行器可以在低速中具有良好的操控性和靈活性，可自主改變行進高度和角度，重新定位并圍繞目標移動，捕捉目標的三維圖像。

此前，美國海軍作戰部長快速創新單位（CRIC）也曾開發一款外形很像魚的無人航行器，稱之為“機器魚”。“機器魚”長約1.2米，沒有螺旋槳，也沒有噴水推進器，而是像魚類一樣擺動尾巴前進。由于采用擺動尾巴的方式前進，因此可保持靜音性和較高的推進效率。“機器魚”可攜帶聲學傳感器和水下攝像機，可執行水下探雷任務，或長期監視艦船、港口和潛艇。在電量充足的情況下，“機器魚”可在水下游弋數天或數周，并可融入當地的海洋生物環境。

2.“敏捷游泳者”

美國海軍研究辦公室正在資助一個原型“敏捷游泳者”兩棲自主水下航行器項目。航行器依據仿生學原理，兩側“長”有一對波浪形飄帶，類似魚類的鰭，能為機器人的前進、轉向提供動力。同時，航行器也參考了蛇的運動方式，能在草地、雪地、冰面等不同地面環境上安全穿行，因此無論在水中或是陸地上，航行器都能通過控制飄帶進行波浪形運動提供前進動力。

石墨烯