國防領(lǐng)域6大前沿新材料和關(guān)鍵技術(shù)

國防領(lǐng)域6大前沿新材料和關(guān)鍵技術(shù)21世紀(jì)是軍事的世紀(jì)。在未來戰(zhàn)爭中，人類將在空間展開一場前所未有的、以開發(fā)利用空間豐富資源和爭奪制天、制地、制海權(quán)為主要內(nèi)容的大競爭，軍用武器裝備將會得到迅速發(fā)展。小編匯總了最前沿的軍事裝備、材料、技術(shù)等供大家參考，若有不妥、不足之處，敬請原諒并斧正。1碳纖維：軍事強國必爭之材現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭既是高技術(shù)裝備之戰(zhàn)，也是高性能材料之戰(zhàn)。碳纖維性能優(yōu)異，外柔內(nèi)剛，兼具電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)等綜合特性。它強度高、韌性好，可大幅提升現(xiàn)代武器裝備系統(tǒng)作戰(zhàn)性能。有著低密度、高強度、高模量、耐高溫、耐嚴(yán)寒、耐摩擦、耐腐蝕、導(dǎo)電、抗沖擊、電磁屏蔽效果好等一系列優(yōu)越的性能，除了在民用工業(yè)（例如汽車制造、機械配件、體育用品、高鐵零件等）有廣泛的使用，也是極其重要的軍事戰(zhàn)略材料。碳纖維起源可追溯至1860年，由英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲中發(fā)明并獲得專利。它是一種纖維狀碳材料，呈黑色，質(zhì)堅硬，是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫，又能像銅那樣導(dǎo)電，具有電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)等綜合優(yōu)異性能的新型材料，因其制造技術(shù)難度大、實用價值高，被業(yè)界譽為“黑色黃金”。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，不僅具有碳材料的本質(zhì)特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟和可加工性，是新一代高性能增強纖維。比頭發(fā)絲還細(xì)幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體經(jīng)過特殊復(fù)合成型工藝制造，即可獲得性能優(yōu)異的碳纖維復(fù)合材料，能夠廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領(lǐng)域，是國防軍工和民用生產(chǎn)生活的重要材料。難上難：制造工藝復(fù)雜精細(xì)20世紀(jì)50年代，為了解決導(dǎo)彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關(guān)鍵技術(shù)難題，美國率先研制出粘膠基碳纖維。1959年，日本近藤昭男發(fā)明了聚丙烯腈基碳纖維。由于碳纖維在軍事領(lǐng)域凸顯出提升武器裝備性能的優(yōu)異表現(xiàn)，引起了軍事強國的高度重視。隨后一些國家重點投入，不斷研制出更高性能、更多品種的碳纖維。日本先后突破高強、高模性兼?zhèn)涞纫幌盗嘘P(guān)鍵技術(shù)難題，使所研制的碳纖維復(fù)合材料獨具優(yōu)異的抗疲勞性能和環(huán)境適應(yīng)能力，其整體水平一路領(lǐng)先。強中強：國防裝備脫胎換骨據(jù)外媒報道，傲視群雄的F-35戰(zhàn)斗機首飛時間一推再推，其中一個很重要原因，就是超重。為破解這一難題，洛克希德·馬丁公司采取了很多辦法，最終采用多達(dá)35%的碳纖維復(fù)合材料才大幅降低了機體重量。所以從某種意義上說，是碳纖維復(fù)合材料成就了F-35戰(zhàn)機。如今，碳纖維復(fù)合材料不僅成為實現(xiàn)高隱身性能不可或缺的基礎(chǔ)性材料，更成為衡量武器裝備系統(tǒng)先進性能的重要標(biāo)志。比如，由于X-47B、全球鷹、全球觀察者、西風(fēng)等飛行器應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料比例更高，使得其有效載荷、續(xù)航能力和生存能力均實現(xiàn)了新突破。優(yōu)中優(yōu)：事關(guān)國家安全利益外軍認(rèn)為，現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭既是高技術(shù)裝備之戰(zhàn)，更是高性能材料之戰(zhàn)?，F(xiàn)代武器裝備發(fā)展，隱身化、低能耗、高機動性、大載荷等趨勢凸顯，對碳纖維及復(fù)合材料性能要求越來越高。因此研制更高強度、更高模量的碳纖維和與之相匹配的高性能作戰(zhàn)系統(tǒng)，已成為軍事強國比拼尖端實力的重頭戲。目前，發(fā)達(dá)國家正在碳纖維、先進樹脂和制造技術(shù)三個方向上重點突進。近年來，為適應(yīng)我國國防建設(shè)發(fā)展需要，碳纖維及其復(fù)合材料已被列為國家重點支持的項目。專家認(rèn)為，著眼未來建設(shè)完整自主的高水平產(chǎn)業(yè)鏈，努力把事關(guān)國家安全利益的核心技術(shù)真正掌握在自己手中，乃是實現(xiàn)興國強軍中國夢的必由之路。2超材料：軍工領(lǐng)域革命性影響超材料是通過在材料關(guān)鍵物理尺寸上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計，突破某些表觀自然規(guī)律的限制，獲得超出自然界原有普通物理特性的超常材料的技術(shù)。超材料是一個具有重要軍事應(yīng)用價值和廣泛應(yīng)用前景的前沿技術(shù)領(lǐng)域，將對未來武器裝備發(fā)展和作戰(zhàn)產(chǎn)生革命性影響。新型材料：顛覆傳統(tǒng)理論盡管超材料的概念出現(xiàn)在2000年前后，但其源頭可以追溯到更早。1967年，蘇聯(lián)科學(xué)家維克托·韋謝拉戈提出，如果有一種材料同時具有負(fù)的介電常數(shù)和負(fù)的磁導(dǎo)率，電場矢量、磁場矢量以及波矢之間的關(guān)系將不再遵循作為經(jīng)典電磁學(xué)基礎(chǔ)的“右手定則”，而呈現(xiàn)出與之相反的“負(fù)折射率關(guān)系”。這種物質(zhì)將顛覆光學(xué)世界，使光波看起來如同倒流一般，并且在許多方面表現(xiàn)出有違常理的行為，例如光的負(fù)折射、“逆行光波”、反常多普勒效應(yīng)等。這種設(shè)想在當(dāng)時一經(jīng)提出，就被科學(xué)界認(rèn)為是“天方夜譚”。隨著傳統(tǒng)材料設(shè)計思想的局限性日漸暴露，顯著提高材料綜合性能的難度越來越大，材料高性能化對稀缺資源的依賴程度越來越高，發(fā)展超越常規(guī)材料性能極限的材料設(shè)計新思路，成為新材料研發(fā)的重要任務(wù)。2000年，首個關(guān)于負(fù)折射率材料的報告問世；2001年，美國加州大學(xué)圣迭戈分校的科研人員首次制備出在微波波段同時具有負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的超材料；2002年，美國麻省理工學(xué)院研究人員從理論上證實了負(fù)折射率材料存在的合理性；2003年，由于超材料的研究在世界范圍內(nèi)取得了多項研究成果，被美國Science雜志評為當(dāng)年全球十項重大科技進展之一。此后，超材料研究在世界范圍內(nèi)取得了多項成果，維克托·韋謝拉戈的眾多預(yù)測都得到了實驗驗證。神奇功能改變未來作戰(zhàn)超材料因其獨特的物理性能而一直備受人們的青睞，在軍事領(lǐng)域具有重大的應(yīng)用前景。近年來，超材料在隱身、電子對抗、雷達(dá)等領(lǐng)域的應(yīng)用成果不斷涌現(xiàn)，展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力和發(fā)展空間。隱身是近年來出鏡率最高的超材料應(yīng)用，也是迄今為止超材料技術(shù)研究最為集中的方向。如美國的F-35戰(zhàn)斗機與DDG1000大型驅(qū)逐艦均應(yīng)用了超材料隱身技術(shù)。未來，超材料在電磁隱身、光隱身和聲隱身等方面具有巨大應(yīng)用潛力，在各類飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、艦艇和地面車輛等方面將得到廣泛應(yīng)用，使軍事隱身技術(shù)發(fā)生革命性變革。超材料實現(xiàn)隱身與傳統(tǒng)隱身技術(shù)的區(qū)別是，超材料使入射的電磁波、可見光或聲波繞過被隱藏的物體，在技術(shù)上實現(xiàn)真正意義上的隱身。在電磁隱身方面，2006年，美國杜克大學(xué)與英國帝國學(xué)院合作提出了一種微波頻段的電磁隱身設(shè)計方案，這種設(shè)計方案由10個同心圓筒組成，采用矩形開口環(huán)諧振器單元結(jié)構(gòu)，實驗結(jié)果證實負(fù)折射率材料用于物體的隱身是可行的。2012年，美國東北大學(xué)采用摻雜鈧的M型鋇鐵氧薄片和銅線組合，設(shè)計和試驗了可在33～44GHz電磁波段實現(xiàn)可調(diào)的負(fù)折射率材料。美國雷神公司開發(fā)了“透波率可控人工復(fù)合蒙皮材料”，該材料采用嵌入了可變電容的金屬微結(jié)構(gòu)頻率選擇表面，通過控制加載在可變電容上的偏置電壓，可以改變頻率選擇表面的電磁參數(shù)，從而實現(xiàn)材料透波特性的人工控制，可應(yīng)用于各種先進雷達(dá)系統(tǒng)和下一代隱身戰(zhàn)機的智能隱身蒙皮。在光學(xué)隱身方面，2012年，加拿大超隱形生物公司發(fā)明了一種名為“量子隱身”的神奇材料。它能使周圍光線折射而發(fā)生彎曲，從而使其覆蓋的物體或人完全隱身，不僅能“騙”過人的肉眼，在軍用夜視鏡、紅外探測器的探測下也能成功隱身。這種材料不僅能幫助特種部隊在白天完成突襲行動，而且有望在下一代隱形戰(zhàn)機、艦艇和坦克上應(yīng)用。2014年，美國佛羅里達(dá)大學(xué)的研究團隊研制出一種可實現(xiàn)可見光隱身的超材料，實現(xiàn)這一技術(shù)突破的關(guān)鍵是利用納米轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)制造出一種多層三維超材料。納米轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)可改變這種超材料的周圍折射率，使光從其周圍繞過而實現(xiàn)隱身。在聲隱身方面，2011年，美國杜克大學(xué)卡默爾教授的團隊開發(fā)出一種二維聲學(xué)斗篷，能使10厘米大小的木塊不被聲波探測到。2014年3月，杜克大學(xué)制造出世界上首個三維聲學(xué)斗篷，它是一種利用聲隱身超材料制成的聲隱身裝置，能使入射聲波沿斗篷表面?zhèn)鞑?，不反射也不透射，實現(xiàn)對探測聲波的隱身。三維聲學(xué)斗篷由一些具有重復(fù)排列小孔的塑料板組成，能在3kHz的聲波下表現(xiàn)出完美的隱身效果，驗證了聲學(xué)斗篷應(yīng)用于主動聲吶對抗的可行性。此外，美海軍自主開發(fā)一種名為“金屬水”的潛艇聲隱身技術(shù)，制造一種六角形晶胞結(jié)構(gòu)的鋁材料，并將其納入潛艇艇殼外覆蓋的靜音材料內(nèi)，實現(xiàn)對聲波引導(dǎo)，達(dá)到隱身目的。聲隱身超材料技術(shù)的發(fā)展將對潛艇等水下裝備的隱身產(chǎn)生變革性影響，有可能改變未來水下戰(zhàn)場的“游戲”規(guī)則。除了傳統(tǒng)意義上的隱身，最近超材料在觸覺隱形上也有了新的突破。2014年，德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院的研究人員利用機械超材料制成觸覺隱形斗篷。這是一種全新的隱身技術(shù)，可以欺騙人體和探測設(shè)備的傳感器。這種觸覺隱形斗篷由超材料聚合物制成，具有特殊設(shè)計的次微米精度的晶體結(jié)構(gòu)。晶體由針尖相接觸的針狀錐組成，接觸點的大小需精確計算，以滿足所需的機械性能。利用這種超材料制造的隱形斗篷可以屏蔽儀器或人體的觸覺，如用隱形斗篷覆蓋住放在桌面上的一個突出物體，雖然可見突出物，但用手撫摸時無法感到物體突出，就像撫摸平整的桌面一樣。該技術(shù)雖然還在純粹的基礎(chǔ)物理研究階段，但是將會為近幾年的國防應(yīng)用開辟一條新路。天線與天線罩是超材料的另一個用武之地。國外眾多實驗表明，將超材料應(yīng)用到導(dǎo)彈、雷達(dá)、航天器等天線上，可以大大降低天線能耗，提高天線增益，拓展天線工作的帶寬，有效增強天線的聚焦性和方向性。天線方面，雷神公司研發(fā)了超材料雙頻段小型化GPS天線，通過精確的人工微結(jié)構(gòu)設(shè)計，可提升天線單元間的隔離度，減少天線原件之間的電磁耦合，從而使天線的帶寬得到大幅拓展，其可應(yīng)用于對天線尺寸要求苛刻的飛機平臺與個人便攜式戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航終端。雷達(dá)天線罩方面，在美國海軍的支持下，美國公司成功研發(fā)出雷達(dá)罩用超材料智能結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于美軍新一代的E2“鷹眼”預(yù)警機，大幅提高了其雷達(dá)探測能力。通過采用超材料的特殊設(shè)計，該項目提供了解決傳統(tǒng)雷達(dá)罩圖像畸變的問題，同時這種超材料電磁結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，方便后期的改裝和維護，極大提高了E2“鷹眼”預(yù)警機的整體性能。導(dǎo)彈天線罩方面，美國雷神公司研制了基于超材料的導(dǎo)彈天線罩，可以使穿過導(dǎo)彈天線罩的電磁波不產(chǎn)生有效折射，有效提高導(dǎo)彈打擊精度。用于制作光學(xué)透鏡的超材料，可以制作不受衍射極限限制的透鏡、高定向性透鏡以及高分辨能力的平板型光學(xué)透鏡。其中不受衍射極限限制的透鏡主要應(yīng)用于微量污染物質(zhì)探測、醫(yī)學(xué)診斷成像、單分子探測等領(lǐng)域；高定向性透鏡主要應(yīng)用于透鏡天線、小型化相控陣天線、超分辨率成像系統(tǒng)等領(lǐng)域；高分辨能力的平板型光學(xué)透鏡主要應(yīng)用于集成電路的光學(xué)引導(dǎo)原件等領(lǐng)域。2012年，美國密西根大學(xué)完成一種新型超材料透鏡研究，可用于觀察尺寸小于100nm的物體，且在從紅外光到可見光和紫外光的頻譜范圍內(nèi)工作性能良好。超材料的重要意義不僅體現(xiàn)在幾類主要的人工材料上，最主要的是它提供了一種全新的思維方法—人們可以在不違背物理學(xué)基本規(guī)律的前提下，獲得與自然界中的物質(zhì)具有迥然不同的超常物理性質(zhì)的“新物質(zhì)”?！耙淮牧希淮b備”，創(chuàng)新材料的誕生及發(fā)展必將會催生出新的武器裝備與作戰(zhàn)樣式。誕生不久就受到全世界擁躉的“超級材料”能否成為下一個新材料傳奇？不禁令人無限地遐想和期待。3石墨烯：引領(lǐng)軍事科技前沿石墨烯是已知的最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎完全透明，質(zhì)輕且具有良好的柔韌性和超強的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，在微電子、光電子和新材料等高技術(shù)軍事領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛能。歐美等發(fā)達(dá)國家投入了大量資金，重點開展石墨烯在超級計算機、高靈敏傳感器、便攜電子器件和先進防護材料等與國防密切相關(guān)領(lǐng)域的戰(zhàn)略性開發(fā)，以期占據(jù)軍事前沿技術(shù)的制高點。石墨烯將提高計算機的存儲和運算能力，減小體積，降低能耗計算機是武器火控系統(tǒng)的核心，其數(shù)據(jù)處理和存儲能力決定著彈道計算和快速打擊的精準(zhǔn)度。石墨烯器件制成的計算機速度比硅基微處理器高1000倍達(dá)太赫茲，在裝備設(shè)計制造模擬、戰(zhàn)場模擬、核爆模擬以及情報分析有重要意義，另外石墨烯器件還具有尺寸小、耗能低、發(fā)熱量少等特點。為此，美國國防高級研究計劃局早已將開發(fā)尺寸更小、計算能力更快的石墨烯基微電子裝置列入研究計劃。石墨烯將提高傳感器的靈敏度，促進微型化石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)性能，經(jīng)加工還可獲得高靈敏度的磁學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)特性，是制備新型輕薄傳感器最有潛質(zhì)的材料。歐美等發(fā)達(dá)國家高度重視軍用石墨烯傳感器的研發(fā)。位于美國麻省理工學(xué)院的士兵納米技術(shù)研究所把利用石墨烯技術(shù)開發(fā)具備高靈敏度、可調(diào)光譜選擇性和快速響應(yīng)特性的新一代紅外夜視系統(tǒng)列為研究目標(biāo)。2014年，美國密歇根大學(xué)研究者將石墨烯夾入鏡片之間，構(gòu)建了一種能捕捉可見光和紅外線的傳感器。鏡片可做成比手指甲更小，結(jié)合于隱形眼鏡中，未來這種智能隱形眼鏡應(yīng)用于士兵可獲得夜視能力。2015年7月，美國國防高級研究計劃局和陸軍研究實驗室資助美國東北大學(xué)制備了一種硼、氮、氧摻雜的石墨烯基二維材料，賦予了石墨烯熱敏性和超感光性，有助于開發(fā)體積更小、攜帶靈活的紅外熱像儀和超靈敏光探測器。2015年8月，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的研究者宣稱正在開發(fā)可拾獲一個光子的石墨烯超感光探測器，這種探測器對從近紅外到X射線的寬光譜范圍都有響應(yīng)，比常規(guī)的硅基光電探測器靈敏度高上千萬倍，可用于軍用夜視系統(tǒng)、太空望遠(yuǎn)鏡，乃至光量子計算機。石墨烯將提高裝備的防護性能和隱身能力石墨烯具有優(yōu)越的力學(xué)性能，在抗彈防護方面具有廣泛的應(yīng)用前景。2014年，美國萊斯大學(xué)在國防威脅降低局的支持下進行了石墨烯抗沖擊研究，發(fā)現(xiàn)石墨烯受到硅石球高速沖擊時能迅速分散沖擊力，吸收入射能量的能力比鋼強十倍，是凱芙拉纖維的兩倍。將石墨烯與其它輕質(zhì)高強材料復(fù)合，有望獲得高性能輕型裝甲系統(tǒng)。2015年5月，意大利特倫托大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)石墨烯能顯著增強蜘蛛絲的強度，復(fù)合絲可達(dá)天然蛛絲強度的3.5倍，是單兵防彈衣的高性能材料。鑒于石墨烯的輕質(zhì)高強特性和熱、電性質(zhì)，石墨烯還可用于隱身防護領(lǐng)域。2013年，美國加州大學(xué)制備了石墨烯基紅外隱身涂層，通過改變反射光的波長來實現(xiàn)紅外隱身。這種材料可大面積涂覆于結(jié)構(gòu)和平臺表面，實現(xiàn)軍事偽裝。另外，歐洲防務(wù)局于2015年6月舉行專題研討會，聚焦石墨烯在復(fù)合材料防護體系和自適應(yīng)偽裝涂層方面的應(yīng)用潛力。4裝甲防護材料：軍用裝備“防彈衣”現(xiàn)代戰(zhàn)爭的對抗程度空前激烈。遠(yuǎn)程攻擊、戰(zhàn)場流彈、預(yù)置破片等高性能武器爆炸形成的全方位、立體式、高密度的破片襲擊造成嚴(yán)重的車輛損壞和人員傷亡。為適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭模式的轉(zhuǎn)變，對軍用車輛防護水平要求越來越高，研究軍用車輛裝甲防護技術(shù)，提高軍用車輛戰(zhàn)場防護水平尤為重要。裝甲防護材料性能及應(yīng)用國內(nèi)外裝備裝甲防護材料主要有防彈玻璃、防彈鋼板、防彈陶瓷、防彈高強玻纖、防彈芳綸纖維、防彈PE纖維等。防彈玻璃目前防彈玻璃主要是由無機玻璃與有機材料復(fù)合而成，其主要有以下幾種：（1）浮法玻璃與PVB中間膜的夾層復(fù)合該方法是多層浮法玻璃中間用聚乙烯醇縮丁醛中間膜粘結(jié)并經(jīng)高溫高壓處理使它們復(fù)合在一起而成為一透明整體，形成具有防彈能力的玻璃。這種防彈玻璃的優(yōu)點是光學(xué)性能非常優(yōu)秀，并表現(xiàn)出良好的抗沖擊性能，同時耐環(huán)境穩(wěn)定性好、不易老化、壽命長、成本較低、容易維護；缺點是體積、質(zhì)量大，適合安裝于固定的場所使用。（2）夾層玻璃與有機透明板疊加或復(fù)合這種防彈玻璃有兩種形式，一種是在一層夾層玻璃的后面放置一層有機透明板材，夾層玻璃置于有機透明板之前作為著彈層，這是疊加方式；另一種是玻璃與聚碳酸脂板（PC板）直接復(fù)合為防彈玻璃，粘接材料為聚氨脂膜（PU膜），生產(chǎn)工藝方法與PVB夾層法類似。防彈鋼板金屬防彈材料（包括防彈鋼、鋁合金、鈦合金等）從過去到現(xiàn)在一直廣泛應(yīng)用于軍用（坦克、裝甲車等）和民用防護（運鈔車、武警、公安防爆車及防彈轎車）領(lǐng)域，且隨著武器彈藥對裝甲防護材料的抗侵徹能力、抗沖擊能力和抗崩落能力的要求的提高，金屬防彈材料從普通鋼裝甲發(fā)展到高硬度鋼裝甲、雙硬度鋼復(fù)合裝甲、乃至鈦合金裝甲，防護能力不斷提高。裝甲鋼材料主要為Cr2Ni2Mo合金系列裝甲鋼，其通過調(diào)整碳含量來改變裝甲鋼板的硬度，將裝甲鋼板以硬度值HRC50分類，24C、28C、30C的硬度小于或等于HRC50，屬于高硬度裝甲鋼；39C和44C的硬度大于HRC50，屬于超高硬度裝甲鋼。傳統(tǒng)金屬裝甲材料如鋼板密度大，大殺傷力及爆炸力強武器要求裝甲必須達(dá)到一定厚度，而使用過厚、過重的鋼板裝甲，對于車輛、船舶、飛機來說就必須犧牲其有效載荷。同時過重的裝甲材料使其不易操縱、減小靈活性并增加了發(fā)動機的故障率。防彈陶瓷1918年，人們發(fā)現(xiàn)在金屬表面覆蓋一層薄而硬的搪瓷，便可提高其抗彈性能，故該技術(shù)一戰(zhàn)期間用于坦克。60年代以后采用Al2O3陶瓷面板裝甲與鋁或玻璃鋼背板粘結(jié)制成復(fù)合防護裝甲，可防高速彈丸的侵徹，后來又陸續(xù)出現(xiàn)了B4C、SiC、Si3N4等陶瓷裝甲材料。陶瓷是一種脆性材料，在受到?jīng)_擊時容易破碎，通常不單獨做成防護裝甲，而是與金屬和其他纖維材料一起做成復(fù)合裝甲；復(fù)合裝甲中使用的陶瓷通常被改成陶瓷塊，使得當(dāng)某塊陶瓷被彈體擊碎時，其它陶瓷塊還仍然有效。陶瓷材料主要應(yīng)用于以對付中、大口徑長桿穿甲彈為首要目標(biāo)的裝甲系統(tǒng)，這些彈藥主要采用燒蝕破壞機理，另外也應(yīng)用于防彈背心，陶瓷與復(fù)合背面材料結(jié)合使用提供要求的防護能力。工程應(yīng)用中，陶瓷復(fù)合裝甲廣泛用在坦克、裝甲車等裝備的防護裝甲上。但陶瓷材料塑性差、斷裂強度低、易產(chǎn)生脆性斷裂，且不能二次防彈，此外，其成型尺寸較小、生產(chǎn)效率低，且因其具有極高的硬度和脆性，二次成型加工十分困難，特別是成型孔的加工尤其困難，因而制備成本高，使用局限性較大。目前，用于防彈的三大陶瓷材料是氧化鋁、碳化硅和碳化硼。氧化鋁因其成本低而在防彈上得到更廣泛的應(yīng)用，但其防彈等級最低、密度也最大；碳化硼防彈性能最好、密度最小，但其價格最為昂貴，20世紀(jì)60年代就最先用來作為設(shè)計防彈背心的材料；碳化硅陶瓷材料在成本、防彈性能和密度指標(biāo)方面均介于二者之間。因而最有可能成為氧化鋁防彈陶瓷的升級換代產(chǎn)品。防彈高彈玻纖早在二戰(zhàn)期間，美國已開始進行玻璃鋼裝甲的研究，并成功研制了玻纖/聚酯裝甲材料。隨著S-2高強玻璃纖維的出現(xiàn)，高性能玻璃纖維復(fù)合材料作為較廉價的抗彈裝甲材料，成為第一代復(fù)合裝甲材料。其抗彈能力可達(dá)到鋼的3倍以上。玻璃鋼還被用于武裝直升飛機、運輸機和通訊聯(lián)絡(luò)直升機的復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)材料。防彈芳綸纖維美國首先將芳綸復(fù)合材料制成防彈頭盔和防彈衣，接著又將芳綸纖維層壓板與陶瓷或鋼板復(fù)合，用作坦克裝甲，如美國MI主戰(zhàn)坦克采用“鋼+Kevlar+鋼”型的復(fù)合裝甲，它能防中子彈以及防破甲厚度約700mm的反坦克導(dǎo)彈，還能減少因被破甲彈擊中而在駕駛艙內(nèi)形成的瞬時壓力效應(yīng)。美國M113裝甲人員輸送車內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位也裝備了Kevlar襯層，可對破甲彈、穿甲彈和殺傷彈的沖擊和侵徹提供后效裝甲防護。美國的V22Osprey軍用機和軍用直升飛機使用的防彈復(fù)合材料背板與陶瓷面板組成的復(fù)合裝甲是直升飛機最理想的輕質(zhì)裝甲。防彈PE纖維超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料（荷蘭和美國的商品名分別為Dyneema和Spectra）是具有優(yōu)異綜合性能的高性能纖維，其特點是高強度、高模量、低伸長以及比水還輕的低密度，具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐紫外線能力和抗切割、耐磨性，而且吸濕小，不受環(huán)境影響，加之其氫原子含量高，因而防中子和防γ射線性能優(yōu)良。5隱身涂料技術(shù)全解密隱形涂料是涂料家族的神秘一員。它并不是科幻作品中的“隱身”，而是軍事術(shù)語中指控制目標(biāo)的可觀測性或控制目標(biāo)特征信號的技巧和技術(shù)的結(jié)合。目標(biāo)特征信號是描述某種武器系統(tǒng)易被探測的一組特征，包括電磁（主要是雷達(dá)）、紅外、可見光、聲、煙霧和尾跡等6種特征信號。因為據(jù)統(tǒng)計，空戰(zhàn)中飛機損失80%～90%的原因是由于飛機被觀測。降低平臺特征信號，就降低了被探測、識別、跟蹤的概率，因而可以提高生存能力。降低平臺特征信號不僅僅是為了對付雷達(dá)探測，還包括降低被其他探測裝置發(fā)現(xiàn)的可能性。隱身是通過增加敵人探測、跟蹤、制導(dǎo)、控制和預(yù)測平臺或武器在空間位置的難度，大幅度降低敵人獲取信息的準(zhǔn)確性和完整性，降低敵人成功地運用各種武器進行作戰(zhàn)的機會和能力，以達(dá)到提高己方生存能力而采取的各種措施。隱形涂料是用于飛機、軍艦、坦克等裝備外表，做反雷達(dá)探測及防止電磁波泄漏或干擾的一種材料，隱身材料與隱身設(shè)計有機結(jié)合，形成一門新技術(shù)，即隱身技術(shù)。隱身技術(shù)要求隱光、隱電、隱磁、隱聲、隱紅外，是一門綜合技術(shù)?，F(xiàn)代隱身技術(shù)主要分為電磁波隱身技術(shù)和聲波隱身技術(shù)。隱身涂料分類隱身涂料按其功能可分為雷達(dá)隱身涂料、紅外隱身涂料、可見光隱身涂料、激光隱身涂料、聲納隱身涂料和多功能隱身涂料。隱身涂層要求具有較寬溫度的化學(xué)穩(wěn)定性；較好的頻帶特性；面密度小，重量輕；粘結(jié)強度高，耐一定的溫度和不同環(huán)境變化。（1）雷達(dá)隱身涂料雷達(dá)隱身涂料是指能夠吸收衰減入射的電磁波，并通過吸收劑的介電振蕩、渦流以及磁致伸縮，將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能而耗散掉或使電磁波因干擾而消失的一類材料。雷達(dá)隱身涂料就要最大限度消除被雷達(dá)勘測到的可能性，雷達(dá)隱身技術(shù)的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計和吸波材料兩個方面。目前，應(yīng)用于飛機吸波涂料比較多，如鐵氧體吸波涂料價格低廉；羰基鐵吸波涂料吸收能力強，但面密度大；陶瓷吸波涂料密度較低；放射性同位素吸波涂料涂層薄且輕、能承受高速空氣動力等優(yōu)點，是飛機用理想的吸波涂料；導(dǎo)電高分子吸波涂料涂層薄且易維護等。還有成為隱身涂料新亮點的納米吸波涂料，以覆蓋電磁波、微波和紅外，并能增強腐蝕防護能力，耐候性好，涂裝性能優(yōu)異。（2）紅外隱身涂料紅外隱身的目的是降低或改變目標(biāo)的紅外輻射特征從而實現(xiàn)目標(biāo)的低可探測性。通過改進結(jié)構(gòu)設(shè)計和應(yīng)用紅外物理原理來衰減、吸收目標(biāo)的紅外輻射能量，可使紅外探測設(shè)備難以探測到目標(biāo)。紅外隱身涂料工藝簡單，施工方便，堅固耐用，成本低廉，是目前隱身涂料中最重要的品種。它是指用于減弱武器系統(tǒng)紅外特征的信號已達(dá)到隱身技術(shù)要求的特殊功能涂料，其主要針對紅外熱像儀的偵查，旨在降低飛機在紅外波段的亮度，掩飾或變形裝備在紅外熱像儀中的形狀，降低其被發(fā)現(xiàn)和識別的概率。紅外隱身涂料的主體樹脂是單組分橡膠樹脂，其與過氯乙烯涂料、環(huán)氧鐵紅底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。（3）激光隱身涂料20世紀(jì)80年代以來，隱身技術(shù)特別是雷達(dá)和紅外隱身技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了一個很高的水平。如美國研制開發(fā)的低可探測飛機F-117隱身攻擊機、B-2隱身轟炸機在雷達(dá)隱身和紅外隱身方面已經(jīng)做得非常好了。但是隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展，激光技術(shù)在武器裝備等方面的應(yīng)用日益增多。激光隱身過程與雷達(dá)隱身過程相類似，主要是降低目標(biāo)表面的反射系數(shù)，減小激光探測器的回波功率，降低激光探測器的性能，使敵方不能或難以進行激光探測，以達(dá)到激光隱身的目的。實現(xiàn)激光隱身技術(shù)的途徑主要有外形技術(shù)和材料技術(shù)，其中外形技術(shù)是通過目標(biāo)的非常規(guī)外形設(shè)計降低其雷達(dá)散射截面（LRCS）；而材料技術(shù)是采用能吸收激光的材料或在表面上涂覆吸波涂層使其對激光的吸收率大，反射率小，以達(dá)到隱身的目的。因為外形設(shè)計只能散射30%左右的雷達(dá)波，且很難找到LRCS與氣動力學(xué)俱佳的外形，因此要徹底解決隱身問題，還是要靠隱身材料來實現(xiàn)。激光隱身材料主要包括激光吸收材料、導(dǎo)光材料、透射材料三大類型。其中透射材料是讓激光透過目標(biāo)表面而無反射。從原理上，透光材料后應(yīng)有激光光束終止介質(zhì)，否則仍有反射或散射激光存在。導(dǎo)光材料是使入射到目標(biāo)表面的激光能夠通過某些渠道傳輸?shù)狡渌较蛉?，以減少直接反射回波。這兩種隱身功能材料作為激光隱身材料，實現(xiàn)難度較大。因此，探索新技術(shù)、新方法、積極開展新的隱身機理和新型多功能隱身材料的研究，特別是新型涂敷行多功能、多頻譜兼容的隱身材料是新的研究熱點和難點。（4）可見光隱身涂料可見光隱身涂料又稱視頻隱身技術(shù)，彌補了雷達(dá)隱身和紅外隱身的不足，它針對人的目視、照相、攝像等觀測手段而采取的隱身技術(shù)，其目的是降低飛機本身的目標(biāo)特征，較少目標(biāo)與背景之間的亮度、色度和運動的對比特征，達(dá)到對目標(biāo)視覺信號的控制，以降低可見光探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率?？梢姽怆[身涂料通常采用迷彩的方法使飛機隱身，如保護迷彩、仿造迷彩、變形迷彩。一種可見光隱身是偽裝遮障，遮障可模擬背景的電磁波輻射特性，使目標(biāo)得以遮蔽并與背景相融合，是固定目標(biāo)和運動目標(biāo)停留時最主要手段，而迷彩涂料是這種技術(shù)應(yīng)用的重要組成?？偠灾梢姽怆[身涂料應(yīng)用廣泛，使用方便、經(jīng)濟，是飛機隱身涂料發(fā)展中比較成熟的技術(shù)。新型隱身涂料探索（1）多頻段吸波材料由于當(dāng)前多模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的不斷發(fā)展以及探測手段的日益多樣性，戰(zhàn)場武器裝備可能同時面臨雷達(dá)、紅外、激光以及可見光等探測手段的威脅，因此多波段復(fù)合隱身材料的發(fā)展很早就受到了專家以及相關(guān)研究者的關(guān)注和重視。如何使涂層在幾個波段彼此兼容，將是今后主要研究方向之一。（2）納米涂層材料近年來，納米吸波涂料成為隱身涂料新的亮點。它是一種極具發(fā)展前景的涂料，其一般由無機納米材料與有機高分子材料復(fù)合，通過精細(xì)控制無機納米粒子均勻分散在高聚物基體中，以制備性能更加優(yōu)異的新型涂料。其機械性能好，面密度低，是高效的寬頻帶吸波涂料，可以覆蓋電磁波、微波和紅外線。它能增強腐蝕防護能力，耐候性好，涂裝性能優(yōu)異?；谝陨蟽?yōu)點，各國競相在此領(lǐng)域投入人力、物力開發(fā)研制。（3）手性吸波材料手性是指一種物質(zhì)與其鏡像不存在幾何對稱性，且不能通過任何操作使其與鏡像重合。手性吸波涂料是近年來開發(fā)的新型吸波材料。它與一般吸波涂料相比，具有吸波頻率高、吸收頻帶寬的優(yōu)點，并可以通過調(diào)節(jié)旋波參量來改善吸波特性，在提高吸波性能，擴展吸波帶方面具有很大潛能。（4）導(dǎo)電高聚物材料這種材料是近幾年才發(fā)展起來的，由于其結(jié)構(gòu)多樣化、高度低和獨特的物理、化學(xué)特性，因而引起科學(xué)界的廣泛重視。將導(dǎo)電高聚物與無機磁損耗物質(zhì)或超微粒子復(fù)合，可望發(fā)展成為一種新型的輕質(zhì)寬頻帶微波吸收材料。（5）等離子隱身技術(shù)等離子體是繼固體、液體、氣體之后的第四種物質(zhì)形態(tài)，被稱為物質(zhì)第四態(tài)。等離子體之所以有隱身功能，是因為它對雷達(dá)波具有折射與吸收作用。等離子體隱身技術(shù)與已廣泛應(yīng)用于外形和材料隱身技術(shù)，其具有很多優(yōu)點：吸波頻帶寬、吸收率高、隱身效果好、使用簡便、使用時間長、價格便宜；無須改變飛機的外形設(shè)計，不影響飛行器的飛行性能；由于沒有吸波材料和涂層，大大降低了維護費用。此外，俄羅斯進行的風(fēng)洞試驗表明，利用等離于體隱身技術(shù)還可以減少飛行器飛行阻力30％以上。但是，利用等離子體技術(shù)實現(xiàn)兵器隱身也存在著相當(dāng)?shù)碾y度和問題。軍事探測和制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展促使了隱身材料的發(fā)展，從最早的可見光隱身材料到現(xiàn)在的激光隱身材料，隱身材料的研究和發(fā)展一直沒有間斷過。無論哪種隱身材料，今后的發(fā)展趨勢都向著質(zhì)輕、帶寬、高效、耐久的方向發(fā)展。而且，隨著多模技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)具有單一隱身功能的材料已經(jīng)無法同時躲避多種探測手段的圍攻，因此多波段兼容的隱身材料也是未來的發(fā)展趨勢。隨著科學(xué)研究的不斷深入，新的隱身涂料將不斷問世。由于高度的軍事敏感性和技術(shù)保密性，使得隱身涂料的發(fā)展與應(yīng)用處于迷霧中，同時，各種反隱身技術(shù)和手段正在積極發(fā)展之中。隱身和反隱身技術(shù)的競爭必將成為新世紀(jì)軍事斗爭的亮點。63D打印：國防軍工領(lǐng)域“新貴”當(dāng)今時代，“3D打印技術(shù)”成了科技新聞報道中的高頻詞匯，甚至被英國《經(jīng)濟學(xué)人》雜志預(yù)測為“將推動新一輪工業(yè)革命的來臨”。因其數(shù)字化、智能化的先進“復(fù)制”能力而備受青睞，這項技術(shù)在被民用化的同時，也逐漸成為國防和軍工領(lǐng)域備受歡迎的“新貴”。3D打印技術(shù)已運用于軍事和航空航天領(lǐng)域，造價高昂的戰(zhàn)斗機、艦載機等也都能通過“打印”出爐了。那么，3D打印在各國軍工領(lǐng)域都幫了什么忙呢？3D打印用于美國戰(zhàn)機老化部件的改進美國俄克拉荷馬州的Tinker空軍基地是Oklahoma市空軍后勤中心（OC-ALC）的所在地，同時也是美國空軍裝備司令部（AFMC）的飛機、發(fā)動機、導(dǎo)彈、軟件和航空電子設(shè)備的管理和維護中心。它的職責(zé)是管理美國各個軍事艦隊的飛機和技術(shù)的開發(fā)，包括各種配套組件、開發(fā)作戰(zhàn)飛機程序、測試設(shè)備和工業(yè)自動化軟件等，簡單來說，任何軍事飛機或者與軍事飛機相關(guān)的東西，空軍后勤中心都有責(zé)任確保它繼續(xù)飛行或者安全。美國：3D打印助力作戰(zhàn)后勤保障為維護飛機和提高飛機的戰(zhàn)斗力，如