微米和纳米科技材料

纳米技术与军事

#科学我知晓# 纳米技术——新的军事秘密武器

纳米技术是近年开始发展的最新科学技术。科学家预言,它的应用将远远超过计算机工业,成为未来信息时代的核心。正如我国著名科学家钱学森所说的那样,纳米将会带来一次技术革命,从而将引起21世纪又一次产业革命。

纳米是长度单位,它是十的负九次方米,或者说是十亿分之一米,一根头发丝的粗细一般在七万纳米左右。纳米科技是在1个纳米到100个纳米这个尺度范围之内,来研究物质它具有的特殊性能以及如何利用这些性能。当物质颗粒小到纳米量级后,这种物质就可被称为纳米材料。纳米材料会表现出常规粗晶粒材料所不具备的差异特性和反常特性。比如,原来是导体的铜等金属,在尺寸减小到几个纳米时就不导电。而绝缘的二氧化硅等,当尺寸减小到几个纳米或十几 纳米时,电阻会大大下降,失去绝缘体特性,变得能够导电。 纳米技术的一个主要特点,就是可以在纳米尺寸下对物质的分子、原子进行加工,所得到的纳米材料,将具备人们用常规办法所得不到的特性。

由于纳米技术和纳米材料的特殊性质,它可以在军事国防上做出突出贡献。下面就介绍一些国内外在这方面的最新动态。

与传统武器相比,纳米武器具有截然不同的特点。首先,纳米武器实现了武器系统高智能化,现在还需要用车辆、飞机装运的电子战系统,进入纳米时代体积锐减,可以让少数士兵携带,隐蔽性更好、安全性更高。其次,纳米武器使武器装备控制系统信息获取速度大大加快,侦察、监视精度大大提高,再次,纳米武器使武器装备成本降低、 可靠性提高。

  纳米器件比半导体器件工作速度快得多,体积也小得多,可以制造出全新原理的智能化微型导航系统,使制导武器的隐蔽性、机动性和生存能力发生质的变化,利用纳米技术制造的形如蚊子的纳米型导弹,可以起到神奇的战斗效能。纳米导弹直接受电波遥控,可以神不知鬼不觉的潜入目标内部,其威力足以炸毁敌方火炮、坦克、 飞机、指挥部和弹药库。

美国密歇根大学生物纳米技术中心的科学家研究出一种“纳米炸弹”。这种是一些分子大小的小微粒,其大小 只有针尖的l/5000,作用是炸毁危害人类的各种微小“敌人”,其中包括含有致命生化武器炭疽的孢子。在测试中,这些纳米炸弹获得了100%的成功率。利用这种炸弹,可以有效地对抗敌方的细菌战、生化战。

无论是火炮还是轻武器,都要求射程远、初速大,而目前的技术手段则只有增加装药量,这势必又增加武器及弹药的质量,与当前武器设计的发展趋势相悖。科学家们在试验中发现,将铜或铝制成纳米级颗粒时,一遇到空气就会发生猛烈的爆炸。这一现象给了科学家们启发,如果将发射药制成纳米级的颗粒,将会提高单位体积所释放的能量,不但会使弹头的初速、射程得以提高,而且还会使弹药的质量减轻,便于携带和运输。

利用纳米技术可以制造一种如同苍蝇般大小的袖珍飞机,这种飞机使用的纳米发动机,直径只有200微米,一滴油可以灌满四、五十个这种发动机。这种飞机虽微小,但非常坚固耐用,连续振动2000万次也丝毫不会损坏。纳米袖珍飞机可携带各种探测设备,具有信息处理、导航和通讯能力。其主要功能是秘密飞行到敌方信息系统和武器系统的内部,监视获取情报。这些纳米飞机由于非常小,敌方雷达根本发现不了它们。它还适应全天候作战,可以从数百公里外,将其获得的信息传回己方导弹发射基地,直接引导导弹攻击目标。

科学家还在研制一种通过声波控制的纳米机器人,这些机器人比蚂蚁还要小,但具有惊人的破坏力。它们可以通过各种途径钻进敌方武器装备中,长期潜伏下来。一旦启用,这些纳米士兵就会各显神通:有的破坏敌方电子设备,使其短路毁坏,有的充当爆破手,用特种炸药引爆目标,有的施放各种化学制剂使敌方金属变脆、油料凝结,或使敌方人员神经麻痹,失去战斗力。

比麻雀略大的纳米卫星也正在研制中,它重量不足10公斤,各种部件全部用纳米材料制造。一枚小型火箭就可以发射数百颗纳米卫星。若在太阳同步轨道上等间隔地布置648颗功能不同的纳米卫星,就可以保证在任何时刻对地球上任何一点进行连续监视,即使少数卫星失灵,整个卫星网络的工作也不会受影响,这就会使敌方阵地和军事设施完全被我方所监视。

现有的隐身涂料,主要是靠吸收某一波段范围的雷达波,来实现对雷达的隐身。而对其他波段的雷达波及光学探测则毫无办法,这无疑降低了兵器的隐身效果。而美国研制的利用纳米技术制造的隐身涂料———超黑粉,不但对雷达波的吸收率达99%,而且还由于纳米磁性材料在一定条件下会产生光发散效应,具有凹透镜的作用,当光束通过时会改变传输方向,可以降低光的强度和改变光的空间分布,从而达到有效对抗光学探测的目的。

  军服是一种特殊的功能性服装,不但要具备结实耐穿、保暖、阻燃、防水、抗菌、隐身等性能,同时还要具备轻便、易清洁、舒适等特点。然而传统的面料无法同时满足这些要求,这就给了纳米技术大显身手的机会。研究人员发现,利用特殊的纳米技术对传统的材料进行处理,形成相互交错混杂的具有相反特性的二维纳米相区,使原来无法兼容的特性,通过它们的相互协同作用表现出来,从而生产出功能强大的新型军服面料。新型的军服由于大量地运用了纳米技术,因而具有抗紫外线老化和热老化以及保暖隔热作用;由于纳米材料具有的小尺寸效应和宏观量子效应,将大幅度地提高军服面料的弹性、强度、耐磨性和稳定性;二元协同纳米材料技术的运用,使军服不但防油、防水、抗菌、抗污,清洁起来极其简便,而且穿着柔软舒适,更加适应野战条件下的要求。此类军服所需的面料,在理论上已经得到证实,现在正在加紧进行应用研究,在这一领域很快会得到发展。

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