纳米技术走进未来战争

王培安

去年以来，“纳米技术”(nanotechnology)这个术语被炒得很热，美国政府于2000年2月发布了《国家纳米技术倡议》，并从2001年开始正式实施。我国政府也明确将纳米技术列为21世纪高技术发展的主攻方向之一。朱基总理于去年12月14日专门主持召开国务院会议，听取纳米技术的发展汇报。那么，什么是纳米技术，它对军事领域将会产生哪些影响呢?

这是21世纪的一场战争。猛然一看与传统的战争并没有什么不同，只有细心的人才能发觉天空中好像多了一些“苍蝇”、“黄蜂”等小昆虫，地面上也有成群结队的“蚂蚁”在活动。这些“小动物”，有的在战场上空盘旋，有的则直接进入了敌方的指挥机关、雷达站、弹药库等要害部位，但没有谁会去注意。突然一声巨响，弹药库爆炸了，还未弄清这是怎么一回事的人们，这时才发现指挥系统也已遭到破坏，飞机、坦克、大炮由于得不到指挥和弹药、能源的补给，还未来得及运用，战争就失败了，而制服那些庞然大物的秘密武器，原来竟是这些不起眼的“小精灵”——纳米武器。

神奇的纳米技术

纳米是一个长度单位，1纳米为十亿分之一米，纳米技术是一门研究在0.1～100纳米空间内电子、原子和分子运动规律及特性的多学科交叉的高新技术。它的涵盖面十分广泛，包括纳米电子技术、纳米制造技术、纳米显微技术以及纳米物理学和纳米生物学等学科和领域。纳米技术是世纪之交异军突起的新兴技术。它的出现，标志着人类在改造自然方面进入了一个新的层次，即从微米层次深入到原子、分子级的纳米层次，使人类最终能够按照自己的意愿操纵单个原子和分子，以实现对微观世界的有效控制。专家们认为：正像产业革命、抗菌素、核能和微电子技术的出现和应用所产生的巨大影响一样，纳米技术将创造人们想像不到的推动新世纪前进的奇迹，成为21世纪信息时代的核心技术。因而，纳米技术一出现，许多国家便将其列为“关键技术”范围，投入巨资进行研究开发。纳米技术的研究与开发时间虽然很短，但已取得了令人瞩目的成果，展示了其诱人的发展前景。日本NEC公司基础研究所利用纳米技术已经制成了新型量子器件——量子点阵列，突破了微电子技术的极限。美国已研制成功可由激光驱动，宽度只有4纳米并具有开关特性的复杂分子，这将为研制激光计算机提供技术基础。在纳米制造技术方面取得的进展也同样令人振奋，科学家们用微型齿轮和发动机等组成一个蚂蚁大小的人造昆虫或微型机器人已不是什么梦想。在日本，丰田公司组装了一辆米粒大小运转自如的汽车；德国科学家制成了一架直升机，它只有黄蜂大小，却能升空飞行；美国研制的微型发动机小得惊人，5立方厘米的空间里能装下1000台，利用这种微型发动机制造的机器人“医生”可进入人体直肠……这一系列成果向人们显示，纳米技术的发展不但将开创一个科学技术新时代，还将会引发社会各领域尤其是军事领域的重大变革。有人断言，21世纪的战争是“纳米战争”。

军事应用前景广阔

改进武器装备的材料 纳米陶瓷克服传统陶瓷韧性差、不耐冲击的弱点，用于制造军用涡轮发动机的高温部件，可以提高发动机的效率、工作寿命和可靠性。纳米陶瓷高活性、高断裂韧性和耐冲击的性能，可有效提高主战坦克复合装甲的抗弹能力，增强速射武器陶瓷衬管的抗烧蚀性。纳米材料制成的钨合金弹芯，穿甲能力大大提高。美国圣迪亚实验室用组装方法研制出一种表面巨大、具有完全规则纳米结构的超薄涂层，孔隙被设计成允许一定尺寸的分子通过。这种涂层可以用作化学传感器，检测分子的灵敏度比普通材料高500倍；还有人在开发一种具有活性孔隙的纳米材料，孔隙随条件变化开闭，可用作战场有毒剂量检测装置。用现在已能制造的纳米管“编织”的微细纤维，具有非常好的纤维弹性，不怕弯曲、穿孔、挤压，有望做成超轻防弹背心。

提高推进剂和炸药的燃烧效率纳米颗粒表面有效反应中心多，催化作用明显高于常用催化剂。在固体火箭燃料中加入镍纳米微粒作催化剂，燃烧效率提高100倍。金属纳米微粒能位高，化学活性极强，在空气中会迅速氧化燃烧甚至发生爆炸。在高能量密度材料中加入纳米金属微粒(如纳米铝粉)制成的纳米炸药能够超高速燃烧，迅速释放能量，性能提高数十至上百倍。

增强信息存储和获取能力 纳米磁性功能材料可以大大改善复杂战场环境下电、磁、声、光、热等各种信息的获取、传输、处理、存储和显示的能力，为武器平台的电子系统、综合电子信息系统提供更强的能力。纳米磁性功能材料在未来的武器系统中将有广泛应用，例如磁记录密度比现有磁记录材料提高20倍，还可以得到高信噪比，使军用计算机磁盘存储能力提高数十倍。纳米软磁材料可用于抗电磁干扰器，在军事通信网、卫星接收和C4I系统上得到重要应用。

除此以外，纳米技术在军事领域的应用还有以下几个方面。

●研制以纳米结构电子设备为基础，技术上更先进、经济承受性更好的虚拟训练系统；

●研制性能更好的自动化武器装备或设备，以补偿兵力的减少，减小作战人员实际面临的风险。例如，通过减轻重量可以增大无人驾驶战斗机的作战距离，改善战斗机的灵活性，提高作战效能；

●在达到军事平台所需的高性能(重量更轻，强度更大)的同时，减少故障率，降低全寿命费用；

●改进核、生、化侦测技术，解决伤员救护方面的急迫问题；

●改善核不扩散条约的监督与管理；

●研制核防御控制系统所需的混合式纳米和微机械装置。

武器装备的新概念

超微型化 纳米技术使武器装备的体积、重量大大减小。用量子器件取代大规模的集成电路，可使武器控制系统的重量和功耗成千分之一地减小；纳米技术可以把现代作战飞机的全部电子系统集成在一块芯片上，也能使目前需车载的电子战系统缩小至可由单兵携带，从而大大提高电子战的覆盖面。用纳米技术制造的微型武器，其体积只有昆虫般大小，却能像士兵一样执行各种军事任务。由于这些微型武器隐蔽性好，它们可以潜伏在敌方关键设备中长达几十年之久，平时相安无事，战时可群起而攻之，令人防不胜防。

高度智能化 用纳米技术制成的量子器件，其工作速度比半导体器件快1000倍，可以大大提高武器装备控制系统中的信息传输、存储和处理能力。采用纳米技术，可使雷达在体积缩小数千分之一的同时，其信息获取能力提高数百倍，能够将超高分辨力的合成孔径雷达安放在卫星上，进行高精度对地侦察。纳米技术还可以使武器表面变得更“灵巧”。利用纳米材料作武器的蒙皮，可以察觉细微的外界“刺激”。用纳米材料制造潜艇的蒙皮，可以灵敏地“感觉”水流、水温、水压等极细微的变化，并及时反馈给中央计算机，最大限度地降低噪声、节约能源，能根据水波的变化提前“察觉”来袭的敌方鱼雷，使潜艇及时做规避运动。用纳米材料做机器人的“皮肤”，可以使之具有比真人的皮肤还要灵敏的“触觉”，从而能更有效地完成军事任务。

高度隐形化 利用纳米微粒材料的尺寸远小于红外和雷达波波长及磁损耗大的特点，可制成电磁波吸收率非常高的隐形材料，这将极大地提高武器装备的隐形性能。目前美国研究的第四代吸波材料“超黑粉”，对雷达波的吸收率可达99％，这一材料就是纳米材料。纳米微粒在较宽的频谱范围内具有良好的吸波性，尤其是纳米固体(如氧化物)对红外波有良好的吸收性，可用来制备雷达和红外波兼容的宽谱段隐形材料，使武器装备的隐形技术能从单一波段向实用型宽谱段隐形的方向发展。此外，纳米材料良好的吸波性和高活性易分散的特点，使其易于制备超薄轻质的隐形涂层，几十纳米厚的纳米材料就可达到现有隐形涂层几十微米厚的吸波效果，在提高武器装备隐形性能的同时大幅度减轻了武器装备的重量。△