中国新闻社主办
 中国新闻社 Media999 ad




新闻大观>军事天地>新闻报道

神奇的纳米技术与纳米武器

2000年10月16日 08:54

  一纳米有多小?

  相当一根头发直径的6万分之一

  读过《西游记》的人都会记得孙悟空钻进铁扇公主肚子里的故事。孙悟空保护唐僧去西天取经,路过火焰山,想借铁扇公主的扇子扇灭火焰山的烈火。不料铁扇公主不肯借扇。孙悟空便变成一只小虫钻进铁扇公主的肚子里,大闹五脏六腑,迫使铁扇公主就范。

  如今,随着纳米武器的出现,这种“小虫子”钻进肚皮的神话正逐步成为现实。

  纳米武器,顾名思义,是指这种武器尺寸很小。纳米(1纳米=10-9米),这个计量单位在日常生活中很少出现,因为它太小了。拿“大”东西头发比,普通头发就有6万~7万纳米粗;拿小东西原子比,一纳米也就五个原子排列起来的长度。因此,肉眼是根本看不见纳米级的物体的。研究纳米级物质(包括分子、原子、电子)在100皮米(1皮米=10-12米)~100纳米空间内的运动规律、内在运动特点,并利用这些特性制造特定功能产品(包括纳米武器在内)的高新尖技术,就是现在在科技界耳熟能详的纳米技术。

  科学巨匠爱因斯坦早就预言:“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”当人类轰轰烈烈地飞入太空、登上月球、探索火星之际,人类同时也在静悄悄地深入物质内部,并在物质微粒间营造出一个崭新的微观王国。在这神奇奥妙的纳米天地里,一些见所未见、闻所未闻的“精灵”,如分子开关、原子制动器、单个电子晶体管等相继诞生了。

  如此小而又小的微粒怎样加工?

  科学家自有天斧神工

  纳米技术从研究走向实用有3大关键:一是研制纳米材料,二是寻求超精度微加工方法,三是做出微机电系统。

  首先是研制纳米材料:如今高能量纳米材料、纳米隐形材料、纳米磁性材料已有重大突破。某些纳米材料产品已在高技术开发和军事应用领域作出了突出贡献。

  其次是解决超精度微加工方法:所谓加工技术,在一般人的概念里,就是由“大到小”,根据设计要求将材料的多余部分用各种方法去掉制成零部件。这种常规的加工技术一直到加工微米级的零部件都是适用的,无非是随着物体尺寸缩小,精度要求更高、难度更大而已。

  然而当物体尺寸达到纳米级,常规的加工技术就没有了用武之地。怎么办?纳米技术研究者打破常规,进行反向思维,将常规的“由大到小”的加工方法改变为“由小到大”的加工方法,发明了所谓扫描隧道显微镜加工技术。

  扫描隧道显微镜加工技术的具体步骤是:将扫描隧道显微镜极其尖锐的金属探针,向材料表面不断逼近,当距离达到一纳米时,施加适当电压,产生隧道电流,这时探针尖端便吸引材料的一个原子过来,然后将探针移至预定位置,去除电压,使原子从探针上脱落。如此反复进行,最后便按设计要求“堆砌”出各种微型构件。整个过程就如同用砖头盖房子一样。

  再就是制造微机电系统:纳米技术的核心技术是微机电技术。微机电技术并不是通常意义上的简单的系统小型化,它可以说是制造业原理上的彻底变革。因为当每个部件都小到纳米级以后,宏观的参数如体积、重量等都变得微不足道了,而与物体表面相关的因素如表面张力和摩擦力就显得至关重要了。新的物理特性使纳米器件非常坚固耐用,同时也非常可靠。一般纳米器件振动2000万次,也丝毫不会损坏。

  近10多年,微机电技术获得了实质性突破。科学家们成功地制出了纳米齿轮、纳米弹簧、纳米喷嘴、纳米轴承等微型构件,并在此基础上制成了纳米发动机。这种微型发动机的直径只有200微米,一滴油就可以灌满四五十个这种发动机。与此同时,微型传感器、微型执行器等也相继制成。这些基础单元再加上电路、接口,就可以组成完整的微机电系统了。

  纳米技术对科学技术的进步具有划时代的影响。从电子管到晶体管,到集成电路,再到大规模集成电路,微电子技术已发展到了顶点。从这个意义上说,纳米技术将取代微电子技术,引发一场新的技术革命,创造新的奇迹。

  纳米技术应用于军事将有何影响?

  千奇百怪“微型武器”闹沙场

  纳米技术的迅猛发展,特别是微机电系统的初步成功,为军事科技工作者研制纳米武器奠定了物质基础。他们尽情发挥想像力,研制出千奇百怪的战场“精灵”。

  “麻雀”卫星。美国于1995年提出了纳米卫星的概念。这种卫星比麻雀略大,重量不足10千克,各种部件全部用纳米材料制造,采用最先进的微机电一体化集成技术整合,具有可重组性和再生性,成本低,质量好,可靠性强。一枚小型火箭一次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。

  “蚊子”导弹。由于纳米器件比半导体器件工作速度快得多,可以大大提高武器控制系统的信息传输、存储和处理能力,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微型导弹,可以起到神奇的战斗效能。纳米导弹直接受电波遥控,可以神不知鬼不觉地潜入目标内部,其威力足以炸毁敌方火炮、坦克、飞机、指挥部和弹药库。

  “苍蝇”飞机。这是一种如同苍蝇般大小的袖珍飞行器,可携带各种探测设备,具有信息处理、导航和通信能力。其主要功能是秘密部署到敌方信息系统和武器系统的内部或附近,监视敌方情况。这些纳米飞机可以悬停、飞行,敌方雷达根本发现不了它们。据说它还适应全天候作战,可以从数百千米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。

  “蚂蚁士兵”。这是一种通过声波控制的微型机器人。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:有的专门破坏敌方电子设备,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。

  此外,还有被人称为“间谍草”或“沙粒坐探”的形形色色的微型战场传感器等纳米武器装备。所有这些纳米武器组配起来,就建成了一支独具一格的“微型军”。据美国国防部专家透露,美国第一批“微型军”将在5年内服役,10年内可大规模部署。

  与传统武器相比,纳米武器具有完全不同的特点。人们必须对其“刮目相看”,充分认识其对未来战争的影响。

  首先,纳米武器实现了武器系统超微型化,使目前车载机载的电子战系统浓缩至可单兵携带,隐蔽性更好,安全性更高。

  其次,纳米武器实现了武器系统高智能化,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,纳米武器实现了武器系统集成化生产,使武器装备成本降低、可靠性提高,同时使武器装备研制、生产周期缩短。

  因此,纳米武器的出现和使用,将大大改变人们对战争力量对比的看法,使人们重新认识军事领域数量与质量的关系,产生全新的战争理念,使武器装备的研制与生产更加脱离数量规模的限制,进一步向质量智能的方向发展,从而彻底变革未来战争的面貌。未来战场,巨型武器系统和微型武器系统将同时存在,协同作战,大有大的作用,小有小的妙处,作战手段更加机动灵活,战斗格局更加诡谲多变。人们更多看到的将是“蚂蚁啃大象”、“小鬼擒巨魔”、“以小制大”、“以微胜巨”的奇异战争景观。(作者:乐俊淮/中国国防报)

  



新闻大观>军事天地>新闻报道


| 新闻大观 | 中新专稿 | 图文专稿 | 中新图片 | 中新影视 | 中新出版品 | 中新电讯 | 中新专著 | 中新英才 |


主编信箱

新闻标题检索:

Media999 ad



.本网站所刊载信息,不代表中新社观点。
.刊用本网站稿件,务经书面授权。