簡論功能復(fù)合材料的軍事應(yīng)用

張威威?孫贊?張瑞凡

軍用新材料是軍用高技術(shù)的基礎(chǔ)，誰能更快地開發(fā)和應(yīng)用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強大的技術(shù)潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發(fā)放在特殊的地位，各國的軍用高技術(shù)計劃無不以新材料作為其重要的內(nèi)容之。當前新材料的發(fā)展重點是具有優(yōu)異性能的結(jié)構(gòu)材料和具有特殊功能的功能材料。結(jié)構(gòu)材料包括金屬材料和復(fù)合材料。先進復(fù)合材料是指用高性能纖維及編織物增強不同基體所制成的一種高級材料。先進復(fù)合材料是結(jié)構(gòu)材料的主要發(fā)展方向。這種材料的特點是強度大、比重小、具有良好的氣動彈性性能，并且能大批量生產(chǎn)。本文對復(fù)合材料的軍事應(yīng)用進行簡要探析。

一、材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢之一

材料的復(fù)合化是材料發(fā)展的必然趨勢之一。復(fù)合材料是人們運用先進的材料制備技術(shù)將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。復(fù)合材料與其它單質(zhì)材料相比具有高比強度、高比剛度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良的性能，倍受各國技術(shù)人員的重視。因復(fù)合材料具有可設(shè)計性的特點，已成為軍事工業(yè)的一支主力軍，復(fù)合材料技術(shù)是發(fā)展高技術(shù)武器的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代精良武器裝備的關(guān)鍵。目前軍用復(fù)合材料正向高功能化、超高能化、復(fù)合輕量和智能化的方向發(fā)展，加速復(fù)合材料在航空工業(yè)、航天工業(yè)、兵器工業(yè)和艦船工業(yè)中的應(yīng)用是打贏現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭的有力保障。

二、功能復(fù)合材料在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

功能復(fù)合材料是指除力學(xué)性能以外還提供其他物理性能并包括化學(xué)和生物性能的復(fù)合材料。功能復(fù)合材料設(shè)計自由度大，按功能一多功能一機敏一智能的形式逐步升級。功能復(fù)合材料將具有電、聲、光、熱、磁特性的材料，按不同的應(yīng)用進行組合匹配，得到不僅保持原有特性，還產(chǎn)生一些新特性或具有比原來更優(yōu)越特性的材料。目前，功能復(fù)合材料涉及面寬，下面就軍事領(lǐng)域較常用的功能復(fù)合材料做一簡單介紹。

1.隱身材料

隱身材料是實現(xiàn)武器隱身的物質(zhì)基礎(chǔ)。武器裝備如飛機、艦船、導(dǎo)彈等使用隱身材料后，可大大減少自身的信號特征，提高生存能力。聲隱身材料包括消聲材料、隔聲材料、吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復(fù)合體，主要用于新一代潛艇。雷達隱身材料能吸收雷達波，使反射波減弱甚至不反射雷達波，從而達到隱身的目的。另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纖維，以及某些陶瓷與有機聚合物構(gòu)成的復(fù)合材料，有很高的機械強度，可用于制作部分結(jié)構(gòu)件，如飛機蒙皮、雷達天線罩等，同時又具有隱身功能。紅外隱身材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機及其他軍用設(shè)施，使這些裝備和設(shè)施的紅外輻射與背景基本達到一致，敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價鐵離子的材料作為填充料，加到能透過紅外線的粘結(jié)劑中，可構(gòu)成紅外隱身涂料。可見光隱身材料通常由鋁粉、多金屬氧化物粉和有機物復(fù)合而成，或由摻雜的半導(dǎo)體材料構(gòu)成，可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案，滿足可見光隱身的要求。激光隱身材料用來對抗激光制導(dǎo)武器、激光雷達和激光測距機，要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對隱身材料來說，對某種探測手段的隱身性能好，往往對另一種探測手段的隱身性能就不好，即隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，研制了兼容型隱身材料，如雷達波、紅外兼容隱身材料，紅外、激光兼容隱身材料，雷達波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料，這是當前隱身材料的發(fā)展方向。

2.智能材料

智能材料是把傳感器、致動器、光電器件和微型處理機等埋在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，具有感知周圍環(huán)境變化，針對這種變化具有自診斷功能、自適應(yīng)功能、自修復(fù)自愈合功能，且具有自決策功能的復(fù)合材料。智能材料成為當前研究的新熱點。飛機上采用的智能結(jié)構(gòu)是由各種智能材料制成的傳感元件、處理元件和驅(qū)動元件組成的，而這3個組成部分相當于人的神經(jīng)、大腦和肌肉。格魯曼公司將光導(dǎo)纖維埋人樹脂基復(fù)合材料制成機翼以提高飛機效率，這些光導(dǎo)纖維能像神經(jīng)那樣感知機翼上因氣候條件變化而引起的壓力變化，根據(jù)光傳輸信號進行處理后發(fā)出指令，通過驅(qū)動元件驅(qū)動機翼前緣和后線自行彎曲。驅(qū)動可通過電流由壓電陶瓷變形來實現(xiàn)，也可通過磁場由磁致伸縮材料變形來實現(xiàn)，或通過加熱由形狀記憶合金發(fā)生位移來實現(xiàn)，還可應(yīng)用于無人飛機上。在磁致伸縮材料中，鐵稀土合金具有最大的磁致伸縮效應(yīng)。智能材料壓電陶瓷制成的傳感器和驅(qū)動器可解決機翼和尾翼的顫振問題，例如F/A—JSE/F垂尾的振動試驗表明，振動減少了8O。

材料技術(shù)一直是世界各國科技發(fā)展規(guī)劃之中的一個十分重要的領(lǐng)域，它與信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)一起，被公認為是當今社會及今后相當長時間內(nèi)總攬人類全局的高技術(shù)。現(xiàn)代化高技術(shù)常規(guī)戰(zhàn)爭極大地提高了武器的對抗性、精確性，未來的智能武器、隱形武器、電子戰(zhàn)武器、激光武器以及新概念軟殺傷武器等的設(shè)防、跟蹤，使功能材料成為關(guān)鍵技術(shù)，功能復(fù)合新材料技術(shù)的研究和開發(fā)，對國防工業(yè)和武器裝備的發(fā)展起著決定性的作用。

作者簡介：張威威（1993-1），男，山東省棗莊市人，中國人民解放軍石家莊機械化步兵學(xué)院一大隊四隊16級學(xué)員。

孫贊（1994-5），男，河北曲陽人，石家莊機械化步兵學(xué)院一大隊一隊2016級學(xué)員。

張瑞凡（1993-5），男，吉林輝南人，石家莊機械化步兵學(xué)院一大隊一隊2016級學(xué)員。