• <var id="a0tte"><sup id="a0tte"><noframes id="a0tte"></noframes></sup></var>
  • <input id="a0tte"><button id="a0tte"></button></input>
  • <input id="a0tte"></input>
  • 鳳凰軍事出品

    聯參39|戰場新科技:隱身衣、壁虎手套走向現實

    2018-10-19 14:21:21 鳳凰網軍事 猴子的救兵

    電影《哈利.波特》中的“隱身衣”美夢成真。這樣一來,一個人如果穿上這種材料制成的神奇“隱身衣”,旁邊的人只能看到他身后的情景,卻看不到他本人。

    不久前,軍事博物館舉辦了軍民融合成就展,展出了在新技術、新材料領域取得的突出成就,引起廣泛關注。

    新材料新技術的突飛猛進將使未來軍事行動的面貌煥然一新,目前各國在這一領域已投入大量人力物力,積極研制各種新型材料,其中相當一部分將首先應用于國防領域。

    早在1967年,蘇聯物理學家維謝拉高就預測了可以制造負折射角材料,但直到今天也出現了具有這一特性的首批現實結構樣品。由于是負折射角,光線繞過物體,電影《哈利.波特》中的“隱身衣”美夢成真。這樣一來,一個人如果穿上這種材料制成的神奇“隱身衣”,旁邊的人只能看到他身后的情景,卻看不到他本人。

    為了獲得戰場上的優勢,各國武裝力量努力實現各種技術突破,例如,運輸工具先進的貼身防護、裝甲,新型納米迷彩,新型電子設備,超級蓄電池,為平臺、人員提供“智能”、反應式防護。軍事系統變得愈發復雜,因此,正在研制新型多用途材料,微型化、超堅固、柔性電子設備發展迅速。

    未來可以自我修復的材料,先進的復合材料,功能陶瓷,電鉻材料,能夠抵御電磁干擾的“超防護”材料如雨后春筍。據預測,它們將成為技術突破的基礎,毫無疑問,將顯著改變未來戰場和軍事行動的面貌。

    下一代先進材料,如異變材料、仿生材料,已引起廣泛興趣,并已投入大量研發資金,因為它們具備天然材料不具備的特點、功能。非常適合在國防領域、極端、對抗空間中遂行任務。由于納米技術使用納米級(10的負九次方)材料,可以在原子、分子水平顯著改變結構,制造各種面料、設備或系統。這些新材料前途遠大,將顯著影響作戰效能。

    一、異變材料

    首先,什么是異變材料?這是一種新型復合材料,其特點不取決于構成元素,而是取決于人工合成的周期結構。是人工專門合成的結構體,具備天然材料不具備的復雜電磁、聲學或技術特性。

    Kymeta公司,作為Intellectual Ventures專利集團的子公司,于2016年向國防市場推出了mTenna異變材料制成的天線。據公司總經理稱,這種收發便攜式天線重約18千克,功率10瓦。異變材料天線設備的尺寸和一本書、一個筆記本差不多,沒有移動部分,制造方式跟使用薄膜晶體管技術的液晶顯示器或手機屏幕很相似。

    異變材料具備亞波微結構,即微結構的尺寸小于所要控制電磁波的波長,這些結構可以使用非磁性材料制造,例如,在印刷電路板玻璃纖維底層蝕刻銅。

    異變材料可以影響電磁波的主要特性(介電穿透性、磁穿透性)。該公司發明的、使用異變材料制成的天線,將使網絡通信高塔,地面電話線路,同軸、光纖電纜逐漸退出歷史舞臺。

    傳統天線的構造為了截獲具體波長的受控能量,能量激勵天線中的電子,生成電流。這些編碼信號可以代表一定的信息。

    目前許多天線系統尺寸龐大,因為對于不同的頻率,需要有專用的天線。而對于異變材料制成的天線,其表面可以改變電磁波折射的方向。異變材料可以產生負的介電穿透性、磁穿透性,因此,可以具有負的折射系數。這一負折射系數,目前在任何一種天然材料中都沒有發現,在兩種不同介質的界面可以改變電磁波的傳播方向。這樣一來,異變材料天線接收機可以用電子方式(而不是傳統的物理方式)進行設置,可以接收不同頻率的信號,因此研制者可接收信號的頻帶很寬,并可以顯著減小天線元件的尺寸。

    天線內部的異變材料集合成個別單元密集打包的扁平矩陣和一個與之相平行的矩形波導扁平矩陣,用軟件控制電磁波的輻射,這樣一來,天線可以控制輻射的方向。

    異變材料天線的主要優勢就在于,在艦艇、飛機、無人機和其他移動系統上,天線的物理孔徑將更加接近,網絡連接更加可靠。

    今天我們發射的每一顆新型通信衛星的容量超過幾年前的一個衛星群。衛星網絡無線通信領域具備巨大的潛力,但是地面與衛星進行通信的唯一方式就是使用碟型衛星天線,目前大部分尺寸巨大,很重,安裝、維護費用高。如果將來使用異變材料制造天線,就可以制成能夠控制波束,直接瞄向衛星的扁平面板天線。

    目前百分之五十的時間里,天線實際上沒有對準衛星,處于斷網狀態。海洋環境下,異變材料制成的天線特別管用,現在為了使碟型天線朝向衛星,艦艇有時不得不改變航向,經常被迫在波濤洶涌的海浪中上下顛簸,將來根本不需要。

    二、仿生材料

    目前具備仿生特性的無人平臺突飛猛進。可以模仿動植物的自然運動,很適合在戰場上遂行偵察、隱蔽任務。

    新材料的研制向下列方向發展:制造具有復雜外形的靈活多功能系統。在技術設備、系統中,運用自然界組織、特點、功能、結構原理的應用科學地位十分重要。仿生學可使人類基于自然界思想制造出獨特的技術系統,模擬其技術流程。

    美國海軍水下作戰科研中心正在試驗利用仿生學原理、模擬海洋生物運動的自主水下搜雷潛航器。“剃須刀”潛航器長3米,可由2人攜帶。其電子設備可以使4個揮動的鰭和尾部2個推進螺旋槳協調工作。揮動運動模仿某些生物,如鳥、海龜。自主潛航器可以懸浮,低速完成準確的機動,也可以提高速度。這一機動性可使“剃須刀”潛航器在水中迅速改變位置,在目標附近游動,獲取三維圖像。

    美國海軍科研局為Pliant Energy Systems公司撥款,用于研制Velox自主潛航器,使用多向穩定、非線性、彎曲紙片形的鰭取代推進螺旋槳,可以產生重復的波狀運動,很像水中的鰩。系統可以將電動、波形、靈活聚合鰭的運動轉化為平移運動,可以在水下、激浪、沙灘、海面、地面植被、濕滑的巖石、冰上自由穿梭。

    Pliant Energy Systems的代表稱,通過波狀運動前進最好不要進入茂密的植被,因為無法返回,會給植被、沉積巖造成微小損失。潛航器噪聲很小,由鋰電池供電,為了在冰下保持狀態,可以提高浮力,而且可以遙控。主要任務是:通信,包括GPS、WiFi、無線電或衛星信道; 偵察,搜集情報; 搜救; 掃描和識別水雷。

    納米技術和微結構對于仿生學十分重要,可以向自然界學習,模擬物理過程或優化新材料的生產。

    透明裝甲不僅可以防護人員、運輸工具,也可以防護電子設備、高能激光器的透鏡、需要加強的圖像生成系統、防護面罩、無人機,以及其他對重量敏感的平臺。

    美國海軍科研試驗室正在研制透明聚合防護材料,具有類似于角質甲殼多層水生貝類的微結構,由塑料制成。可使材料在溫度、負載大幅變化的情況下保持形狀,可用于人員、固定平臺、運輸工具和飛行器的防護。

    該試驗室光學材料、設備處處長認為,目前市場上現有的防護材料由三種塑料制成,不可能100%抵御1-2米射出的、速度高達335米/秒的9毫米子彈。

    該試驗室研制的透明裝甲在保持良好抗打擊性的同時,重量減輕了40%,可以吸收68%的子彈能量。這類裝甲很適合用于軍事,如防雷車,兩棲戰車,補給車輛和飛行器座艙舷窗。

    他認為,試驗室計劃基于現有的研究成果制造具備可承受多次打擊的輕型保形透明裝甲,重量將再減輕20%,保證抵御7.62毫米步槍子彈的打擊。

    美國未來國防研究局也在研制具備獨特性能的“尖晶石”透明裝甲。這種材料具備抵御多次打擊的優異性能,十分堅固,抗腐蝕,可抵御外部因素的影響; 可以透過更寬頻段的中波紅外輻射,顯著提高夜視裝備的能力,而且重量只有傳統防彈玻璃的一半。

    這些活動屬于美國未來國防研究局名為“Atoms to Product”(A2P)的計劃。在其框架內“研究至少是毫米級系統、元件或材料中納米單元組合所需的技術、過程”。

    美國未來國防研究局A2P計劃負責人說,近八年來,在保持堅固性的同時,該局已經將基礎透明裝甲的厚度從18厘米減至6厘米。裝甲由許多層構成,“并非所有都是陶瓷、塑料或玻璃”,可以粘在材料底層,用于防止裂痕的產生。“您可以認為這是一種防護系統,而不是一整塊材料”。

    由“尖晶石”制成的玻璃安裝在美軍FMTV試驗型卡車上,用于在裝甲坦克科研中心進行評估。

    在A2P計劃框架內,美國未來國防研究局與Voxtel公司、俄勒岡州納米材料與微電子研究所簽署了價值5900萬美元的合同,用于納米至宏觀層次生產過程的研究。這一仿生項目包括研制可復制壁虎能力的合成粘合劑。大家還記得電影《碟中諜》中,阿湯哥在迪拜摩天大樓外光滑的玻璃表面攀爬時戴得手套吧?

    “壁虎的腳掌上有類似細茸毛(長約100微米)的大量分叉物……,每個小茸毛的末段有約10納米的微小薄膜。與墻壁或天花板接觸時,這些薄膜可使壁虎牢牢地粘在墻壁或天花板上”。

    之前生產商無法復制這種能力,因為無法制造這種納米分支結構。

    “Voxtel公司正在研制可以復制類似結構的生產技術,可以獲得這一生物特性。使用新型碳納米管,可以制造復雜的3D結構,并以特殊的、新型方式加以使用”。

    Voxtel試圖研制先進的輔助生產方法,可以獲得可自主組合成功能終端模塊、然后生成復雜異質系統的材料。這一方法基于對自然界中基因編碼、化學反應的模擬,可以使分子組成能夠自我補給能量的大型自主結構。

    美國專家稱:“我們想研制可重復使用的新型粘性材料,具有環氧膠的特性,但不是一次性,也不會弄臟表面,壁虎材料的卓越之處就在于,不會留下絲毫的痕跡,瞬間發揮作用”。

    責編:劉暢 PN012

    做靠譜的防務評論,
    鳳凰軍事出品

    進入欄目首頁

    鳳凰軍事官方微信號

    想看最新軍事動態、
    靠譜的防務評論?掃這里

    推薦閱讀

    • 鳳凰軍評
    • 中國軍情
    • 臺海風云
    • 鄰邦掃描
    • 環球軍情
    • 防務觀察
    凤凰彩票_凤凰彩票平台_凤凰彩票官网