1 新材料之王碳纖維是軍事強國的必爭之材
現代信息化戰爭既是高技術裝備之戰，也是高性能材料之戰。碳纖維性能優異，外柔內剛，兼具電學、熱學和力學等綜合特性。它強度高、韌性好，可大幅提升現代武器裝備系統作戰性能。有著低密度、高強度、高模量、耐高溫、耐嚴寒、耐摩擦、耐腐蝕、導電、抗衝擊、電磁屏蔽效果好等一系列優越的性能，除了在民用工業（例如汽車製造、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略材料。
20 世紀 50 年代初，美蘇冷戰，為解決武器隔熱問題，美國開始研製碳纖維材料並得到應用。現在的軍事領域，碳纖維主要用於製造戰鬥機、無人機、隱身材料、導彈隔熱部件、裝甲外殼、電磁屏蔽部件等。例如法國的“陣風”戰鬥機，它的機身、機翼、垂直安定面、升降副翼都採用了這種高性能材料，用量佔到總結構材料的 24%。英國的“颱風”戰機，全機表面 70% 使用了碳纖維複合材料。
國內碳纖維行業發展較晚，不過在國家政策的支持和經濟發展的帶動下，軍工領域碳纖維材料的用量越來越多了。十三五計劃中，更把碳纖維列為重點發展對象。
隨著時代發展，軍事材料正在向隱身、低能耗、高機動性方向發展，對於碳纖維材料的要求也越來越高。值得慶幸的是，碳纖維的性能有巨大的提升空間和潛力，作為軍事強國的必爭之材，需求量還將進一步上漲。
“黑色黃金”碳纖維碳纖維
起源可追溯至 1860年，由英國人瑟夫 · 斯旺在製作電燈燈絲中發明並獲得專利。它是一種纖維狀碳材料，呈黑色，質堅硬，是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不鏽鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫，又能像銅那樣導電，具有電學、熱學和力學等綜合優異性能的新型材料，因其製造技術難度大、實用價值高，被業界譽為“黑色黃金”。
碳纖維“外柔內剛”，不僅具有碳材料的本質特性，又兼備紡織纖維的柔軟和可加工性，是新一代高性能增強纖維。比頭髮絲還細幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體經過特殊複合成型工藝製造，即可獲得性能優異的碳纖維複合材料，能夠廣泛應用於航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領域，是國防軍工和民用生產生活的重要材料。
難上難 製造工藝複雜精細
20 世紀 50 年代，為了解決導彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關鍵技術難題，美國率先研製出粘膠基碳纖維。1959 年，日本近藤昭男發明了聚丙烯腈基碳纖維。由於碳纖維在軍事領域凸顯出提升武器裝備性能的優異表現，引起了軍事強國的高度重視。隨後一些國家重點投入，不斷研製出更高性能、更多品種的碳纖維。日本先後突破高強、高模性兼備等一系列關鍵技術難題，使所研製的碳纖維複合材料獨具優異的抗疲勞性能和環境適應能力，其整體水平一路領先。
碳纖維看似簡單，但其製造工藝十分複雜，是一項集多學科、精細化、高尖端技術於一體的系統工程，涉及化工、紡織、材料、精密機械等多學科領域，整個流程包含溫溼度、濃度、粘度、流量等上千個參數高精度控制，稍有不慎就會嚴重影響碳纖維性能和質量穩定性，所以遠非一般工藝技術所能媲美。
隨著當今碳纖維及複合材料廣泛應用，規模化生產成為其產業化發展的重大瓶頸。每個量級的生產雖原理相同，但對各種工藝參數精確控制難度卻有極大不同，十噸級、百噸級的生產線，不能簡單複製到千噸級，例如聚合反應產生大量的熱，使得溫度均勻性恆定性極難控制。正因如此，目前只有極少數國家能夠穩定生產出高性能碳纖維，且核心技術長期主要掌控在日本和美國企業巨頭手中。其中，日本的三家公司碳纖維生產能力就佔世界四分之三，成為業界“巨無霸”。
強中強 國防裝備脫胎換骨
據外媒報道，傲視群雄的 F-35 戰鬥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 ? 馬丁公司採取了很多辦法，最終採用多達 35% 的碳纖維複合材料才大幅降低了機體重量。所以從某種意義上說，是碳纖維複合材料成就了 F-35戰機。
如今，碳纖維複合材料不僅成為實現高隱身性能不可或缺的基礎性材料，更成為衡量武器裝備系統先進性能的重要標誌。比如，由於 X-47B、全球鷹、全球觀察者、西風等飛行器應用碳纖維複合材料比例更高，使得其有效載荷、續航能力和生存能力均實現了新突破。
現役 F-22 戰鬥機一個最大特點，就是隱身性能好，而這與其大量使用碳纖維複合材料休慼相關。此外，F-117A戰鬥機、B-2 隱身轟炸機等也都採用了碳纖維吸波材料，包括瑞典“維斯比”級巡邏艦艦體用的均為全複合材料，因而擁有了高隱身、高機動、長壽命等先進作戰性能。
航天領域發展更是錙銖必較。如固體火箭發動機質量每減少 1 千克，射程就可增加 16 公里。所以，碳纖維複合材料被大量應用於美國“愛國者”導彈、“三叉戟”II、德國 HVM 超聲速導彈、法國“阿里安”-2 火箭、日本 M-5 火箭等發動機殼體，未來碳纖維更是發展小型化、高機動性、高精度、高突防能力先進戰略性武器裝備的重要基礎。
新型高性能碳纖維複合材料，具有更好的穩定性和可靠性，目前在高超聲速飛行器、國際空間站、先進衛星等裝備系統中被大量應用。美國防部在“面向 21 世紀國防需求的材料研究”報告中強調，“到 2020 年，只有複合材料才有潛力使裝備獲得 20-25% 的性能提升”。
優中優 事關國家安全利益
外軍認為，現代信息化戰爭既是高技術裝備之戰，更是高性能材料之戰。
現代武器裝備發展，隱身化、低能耗、高機動性、大載荷等趨勢凸顯，對碳纖維及複合材料性能要求越來越高。因此研製更高強度、更高模量的碳纖維和與之相匹配的高性能作戰系統，已成為軍事強國比拼尖端實力的重頭戲。目前，發達國家正在碳纖維、先進樹脂和製造技術三個方向上重點突進。
目前，碳纖維拉伸強度與模量在理論上和實驗室中，存在著巨大的提升潛力和空間，因而激戰正酣。
在樹脂研究領域，重點發展高韌熱固性樹脂，能夠提高武器裝備部件的長效溫度，並改善韌性、工藝性和耐溼熱性能。而開發熱塑性樹脂，可顯著提高武器裝備抗衝擊韌性和耐疲勞損傷性能。
現代先進的自動化製造技術，可實現構件三維模型到製造一體化集成，適於製造大尺寸和複雜結構件，可有效提高裝備質量可靠性和降低成本，從而促進國防軍工更好發展。
近年來，為適應我國國防建設發展需要，碳纖維及其複合材料已被列為國家重點支持的項目。專家認為，著眼未來建設完整自主的高水平產業鏈，努力把事關國家安全利益的核心技術真正掌握在自己手中，乃是實現興國強軍中國夢的必由之路。
2 對未來軍工領域帶來革命性影響的超材料
超材料是通過在材料關鍵物理尺寸上的結構有序設計，突破某些表觀自然規律的限制，獲得超出自然界原有普通物理特性的超常材料的技術。超材料是一個具有重要軍事應用價值和廣泛應用前景的前沿技術領域，將對未來武器裝備發展和作戰產生革命性影響。
新型材料顛覆傳統理論
儘管超材料的概念出現在 2000 年前後，但其源頭可以追溯到更早。1967年，蘇聯科學家維克托 ? 韋謝拉戈提出，如果有一種材料同時具有負的介電常數和負的磁導率，電場矢量、磁場矢量以及波矢之間的關係將不再遵循作為經典電磁學基礎的“右手定則”，而呈現出與之相反的“負折射率關係”。這種物質將顛覆光學世界，使光波看起來如同倒流一般，並且在許多方面表現出有違常理的行為，例如光的負折射、“逆行光波”、反常多普勒效應等。這種設想在當時一經提出，就被科學界認為是“天方夜譚”。
隨著傳統材料設計思想的侷限性日漸暴露，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，發展超越常規材料性能極限的材料設計新思路，成為新材料研發的重要任務。2000 年，首個關於負折射率材料的報告問世；2001 年，美國加州大學聖迭戈分校的科研人員首次製備出在微波波段同時具有負介電常數和負磁導率的超材料；2002 年，美國麻省理工學院研究人員從理論上證實了負折射率材料存在的合理性；2003 年，由於超材料的研究在世界範圍內取得了多項研究成果，被美國《科學》雜誌評為當年全球十項重大科技進展之一。此後，超材料研究在世界範圍內取得了多項成果，維克托 ? 韋謝拉戈的眾多預測都得到了實驗驗證。
現有的超材料主要包括：負折射率材料、光子晶體、超磁材料、頻率選擇表面等。與常規材料相比，超材料主要有 3 個特徵：
一是具有新奇人工結構；
二是具有超常規的物理性質；
三是採用逆向設計思路，能“按需定製”。
負折射率材料具有介電常數與磁導率同時為負值的電磁特性，電磁波在該介質中傳播時，電場強度、磁場強度與傳播矢量三者遵循負折射率螺旋定則，因此存在負折射效應、逆多普勒效應、逆切侖科夫輻射和理想透鏡等多種奇特物理現象。負折射率材料的實現使人類具備了自由調控電磁波的能力，這對未來的新一代通信、光電子/微電子以及隱身、探測、強磁場、太陽能和微波能利用等技術將產生深遠的影響。
光子晶體是指具有光子帶隙特性的人造週期性電介質結構，是一種介電常數週期性分佈的電介質複合結構，可以阻止某一種頻率的光波在其中的傳播。由於光子晶體具有固有的頻率選擇特性，被認為是未來的半導體，對光電子、光通信、微諧振腔、集成光路、紅外 /雷達隱身等領域將產生重大影響。
部分超材料示例
“電磁黑洞”是一種採用電磁超材料製造的人工黑洞，能夠全向捕捉電磁波，引導電磁波螺旋式行進，直至被黑洞吸收，使基於引力場的黑洞很難在實驗室裡模擬和驗證的難題迎刃而解。這一現象的發現，不僅將為太陽能利用技術增加新的途徑，產生全新的光熱太陽能電池，還能應用於紅外熱成像技術，大幅度提高紅外信號探測能力。
頻率選擇表面是由大量無源諧振單元組成的單屏或多屏週期性陣列結構，由週期性排列的金屬貼片單元或在金屬屏上週期性排列的孔徑單元構成。其可對不同頻段的入射電磁波進行有選擇性的發射或傳輸，已被廣泛應用於微波天線和雷達罩的設計中，也可用於反射面天線的負反射器，以實現頻率複用，提高天線的利用率。
巨大價值引發全球關注
超材料研究的重大科學價值及其在諸多應用領域呈現出的革命性應用前景，使其得到了美國、歐洲、俄羅斯、日本等國政府，以及波音、雷神等機構的強力關注，現在已是國際上最熱門、最受矚目的前沿高技術之一。2010 年，美國《科學》雜誌將超材料列為 21 世紀前 10 年自然科學領域的 10 項重大突破之一。當前，國外的研究領域己涉及超材料基本原理和特性、超材料實驗驗證、超材料設計、超材料加工製造和超材料的應用。
美國國防部長辦公室把超材料列為“六大顛覆性基礎研究領域”之一，美國國防部專門啟動了關於超材料的研究計劃；美國空軍科學研究辦公室把超材料列入“十大關鍵領域”；美國最大的6 家半導體公司英特爾、AMD 和 IBM 等也成立了聯合基金資助這方面的研究。歐盟組織了 50 多位相關領域頂尖的科學家聚焦這一領域的研究，並給予高額經費支持。日本在經濟低迷之際出臺了一項研究計劃，至少支持兩個關於超材料技術的研究項目，每個項目約為 30億日元（約合 1.5 億人民幣），同時將超材料列為下一代隱形戰鬥機的核心關鍵技術。
在多個項目的支持下，超材料技術取得了一系列新進展。例如，美國能源部勞倫斯 · 伯克利國家實驗室與加利福尼亞大學合作完成了負折射率材料太赫茲頻率特性的研究探索；美國加利福尼亞大學完成了利用負折射率材料精確控制光線速度和方向的研究；美國普渡大學和諾福克州立大學合作完成了負折射率材料對光線吸收的研究；2013年以來，美國陸軍和普渡大學研究了在特定的電磁頻譜波段具有光譜選擇性的新型等離子體隱身材料；美國勞倫斯 · 伯克利國家實驗室的研究團隊製造出了全球首個非線性零折射率超材料，通過這種材料的光在各個方向都會得到增強；2014年，法國國家科學研究中心和法國波爾高等化學物理學院的研究人員通過結合物理化學組成和微流體技術，研發出了第一個三維超材料。
使用超材料的隱身衣
在超材料應用方面，有關國家和機構近年來啟動了多項研究計劃。如DARPA 實施的負折射率材料研究計劃；美國杜克大學開展的高增益天線超材料透鏡研究，以及可升級和可重構的超材料研究等。此外，還有近百家美國企業獲得小企業創新計劃和企業技術轉移資助計劃資助，對超材料技術進行了大量研究和產品轉化。目前，超材料領域已初步形成的產品包括超材料智能蒙皮、雷達天線、吸波材料、電子對抗雷達、通信天線、無人機載雷達等。
神奇功能改變未來作戰
超材料因其獨特的物理性能而一直備受人們的青睞，在軍事領域具有重大的應用前景。近年來，超材料在隱身、電子對抗、雷達等領域的應用成果不斷湧現，展現出巨大應用潛力和發展空間。
隱身是近年來出鏡率最高的超材料應用，也是迄今為止超材料技術研究最為集中的方向，如美國的 F-35 戰鬥機與 DDG1000 大型驅逐艦均應用了超材料隱身技術。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用潛力，在各類飛機、導彈、衛星、艦艇和地面車輛等方面將得到廣泛應用，使軍事隱身技術發生革命性變革。超材料實現隱身與傳統隱身技術的區別是，超材料使入射的電磁波、可見光或聲波繞過被隱藏的物體，在技術上實現真正意義上的隱身。
在電磁隱身方面，2006 年，美國杜克大學與英國帝國學院合作提出了一種微波頻段的電磁隱身設計方案，這種設計方案由 10 個同心圓筒組成，採用矩形開口環諧振器單元結構，實驗結果證實負折射率材料用於物體的隱身是可行的。2012 年，美國東北大學採用摻雜鈧的 M 型鋇鐵氧薄片和銅線組合，設計和試驗了可在 33 ～ 44 吉赫茲電磁波段實現可調的負折射率材料。美國雷神公司開發了“透波率可控人工複合蒙皮材料”，該材料採用嵌入了可變電容的金屬微結構頻率選擇表面，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，從而實現材料透波特性的人工控制，可應用於各種先進雷達系統和下一代隱身戰機的智能隱身蒙皮。
在光學隱身方面，2012 年，加拿大超隱形生物公司發明了一種名為“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機、艦艇和坦克上應用。2014 年，美國佛羅里達大學的研究團隊研製出一種可實現可見光隱身的超材料，實現這一技術突破的關鍵是利用納米轉移印刷技術製造出一種多層三維超材料。納米轉移印刷技術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隱身。
在聲隱身方面，2011 年，美國杜克大學卡默爾教授的團隊開發出一種二維聲學斗篷，能使 10 釐米大小的木塊不被聲波探測到。2014 年 3 月，杜克大學制造出世界上首個三維聲學斗篷，它是一種利用聲隱身超材料製成的聲隱身裝置，能使入射聲波沿斗篷表面傳播，不反射也不透射，實現對探測聲波的隱身。三維聲學斗篷由一些具有重複排列小孔的塑料板組成，能在 3 千赫茲的聲波下表現出完美的隱身效果，驗證了聲學斗篷應用於主動聲吶對抗的可行性。此外，美海軍自主開發一種名為“金屬水”的潛艇聲隱身技術，製造一種六角形晶胞結構的鋁材料，並將其納入潛艇艇殼外覆蓋的靜音材料內，實現對聲波引導，達到隱身目的。聲隱身超材料技術的發展將對潛艇等水下裝備的隱身產生變革性影響，有可能改變未來水下戰場的“遊戲”規則。
除了傳統意義上的隱身，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院的研究人員利用機械超材料製成觸覺隱形斗篷。這是一種全新的隱身技術，可以欺騙人體和探測設備的傳感器。這種觸覺隱形斗篷由超材料聚合物製成，具有特殊設計的次微米精度的晶體結構。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。利用這種超材料製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。該技術雖然還在純粹的基礎物理研究階段，但是將會為近幾年的國防應用開闢一條新路。
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，將超材料應用到導彈、雷達、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，雷神公司研發了超材料雙頻段小型化 GPS 天線，通過精確的人工微結構設計，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，其可應用於對天線尺寸要求苛刻的飛機平臺與個人便攜式戰術導航終端。2011 年 2月，洛克希德·馬丁公司與賓夕法尼亞大學聯合開發了一種新型電磁超材料，可用於在喇叭形衛星天線上，使產品體積更小，製造成本更低，並能夠顯著提高航天器天線的性能。2014 年，英國 BAE系統公司開發出一種可用於無人機通信的超材料平面天線，可使電磁波在透過平面天線後進行聚焦，在實現對電磁波聚焦的同時保留了平面天線的寬帶性能，克服了傳統拋物面天線變為平面天線所帶來的帶寬損失、低增益等問題，同時可實現一個天線替換多個天線，減少天線的數量。這一技術突破可能使飛機、艦艇、衛星等天線的設計產生劃時代的變革。
雷達天線罩方面，在美國海軍的支持下，美國公司成功研發出雷達罩用超材料智能結構，並應用於美軍新一代的E2“鷹眼”預警機，大幅提高了其雷達探測能力。通過採用超材料的特殊設計，該項目提供瞭解決傳統雷達罩圖像畸變的問題，同時這種超材料電磁結構質量輕，方便後期的改裝和維護，極大提高了 E2“鷹眼”預警機的整體性能。
導彈天線罩方面，美國雷神公司研製了基於超材料的導彈天線罩，可以使穿過導彈天線罩的電磁波不產生有效折射，有效提高導彈打擊精度。
用於製作光學透鏡的超材料，可以製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透鏡。其中不受衍射極限限制的透鏡主要應用於微量汙染物質探測、醫學診斷成像、單分子探測等領域；高定向性透鏡主要應用於透鏡天線、小型化相控陣天線、超分辨率成像系統等領域；高分辨能力的平板型光學透鏡主要應用於集成電路的光學引導原件等領域。2012 年，美國密西根大學完成一種新型超材料透鏡研究，可用於觀察尺寸小於 100 納米的物體，且在從紅外光到可見光和紫外光的頻譜範圍內工作性能良好。
結 語
超材料的重要意義不僅體現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—人們可以在不違揹物理學基本規律的前提下，獲得與自然界中的物質具有迥然不同的超常物理性質的“新物質”。“一代材料，一代裝備”，創新材料的誕生及發展必將會催生出新的武器裝備與作戰樣式。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 石墨烯的軍事用途之科技前沿發展
石墨烯是已知的最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎完全透明，質輕且具有良好的柔韌性和超強的導電、導熱性，在微電子、光電子和新材料等高技術軍事領域有巨大的應用潛能。歐美等發達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領域的戰略性開發，以期佔據軍事前沿技術的制高點。
更細小更節能運算速度更快的石墨烯芯片
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的核心，其數據處理和存儲能力決定著彈道計算和快速打擊的精準度。石墨烯器件製成的計算機速度比硅基微處理器高 1000 倍達太赫茲，在裝備設計製造模擬、戰場模擬、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、發熱量少等特點。為此，美國國防高級研究計劃局早已將開發尺寸更小、計算能力更快的石墨烯基微電子裝置列入研究計劃。
目前，石墨烯晶體管尚不能完全用於計算機，還需要深入研究克服數據開關、石墨烯的工業加工修飾等各項難題。2015 年 7 月，以美國密歇根理工大學為首的研究團隊在陸軍研究實驗室的支持下，通過將石墨烯與氮化硼納米管雜化組合，創建了一種具有高開關比（比已有的石墨烯開關高几個數量級）的新型數字開關材料，為未來製造更快、更小的計算機提供了前提。2015年7月30日，西班牙 AIMEN 技術中心的研究人員報道了利用激光加工石墨烯的技術，單脈衝激光僅需幾皮秒就能對石墨烯進行快速精確地切割、添加分子或外接官能團。另外，美國海軍研究實驗室的科學家也利用氫化處理技術使石墨烯獲得磁性，該技術可通過調節氫原子的數量改變磁場強度，在微電子領域有大規模製備磁性石墨烯的潛力。
石墨烯將提高傳感器的靈敏度，促進微型化
石墨烯具有優異的光學性能，經加工還可獲得高靈敏度的磁學、熱學和力學特性，是製備新型輕薄傳感器最有潛質的材料。
歐美等發達國家高度重視軍用石墨烯傳感器的研發。位於美國麻省理工學院的士兵納米技術研究所把利用石墨烯技術開發具備高靈敏度、可調光譜選擇性和快速響應特性的新一代紅外夜視系統列為研究目標。2014 年，美國密歇根大學研究者將石墨烯夾入鏡片之間，構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，結合於隱形眼鏡中，未來這種智能隱形眼鏡應用於士兵可獲得夜視能力。2015年7月，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，有助於開發體積更小、攜帶靈活的紅外熱像儀和超靈敏光探測器。2015 年 8 月，瑞士洛桑聯邦理工學院的研究者宣稱正在開發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 射線的寬光譜範圍都有響應，比常規的硅基光電探測器靈敏度高上千萬倍，可用於軍用夜視系統、太空望遠鏡，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
石墨烯具有優越的力學性能，在抗彈防護方面具有廣泛的應用前景。2014年，美國萊斯大學在國防威脅降低局的支持下進行了石墨烯抗衝擊研究，發現石墨烯受到硅石球高速衝擊時能迅速分散衝擊力，吸收入射能量的能力比鋼強十倍，是凱芙拉縴維的兩倍。將石墨烯與其它輕質高強材料複合，有望獲得高性能輕型裝甲系統。2015 年 5 月，意大利特倫託大學的研究人員發現石墨烯能顯著增強蜘蛛絲的強度，複合絲可達天然蛛絲強度的 3.5 倍，是單兵防彈衣的高性能材料。
鑑於石墨烯的輕質高強特性和熱、電性質，石墨烯還可用於隱身防護領域。2013 年，美國加州大學制備了石墨烯基紅外隱身塗層，通過改變反射光的波長來實現紅外隱身。這種材料可大面積塗覆於結構和平臺表面，實現軍事偽裝。另外，歐洲防務局於 2015 年 6 月舉行專題研討會，聚焦石墨烯在複合材料防護體系和自適應偽裝塗層方面的應用潛力。
一種高性能超級電容器電極材料
據悉，一種高性能超級電容器電極材料 -- 氮摻雜有序介孔石墨烯。該材料具有極佳的電化學儲能特性，可用作電動車的“超強電池”。 超級電容器，是介於傳統電容器和電池之間的一種電化學儲能裝置。由於具有功率密度高、循環壽命長、安全可靠等特點，現已廣泛應用於混合電動汽車、大功率輸出設備等多個領域。如何讓超級電容器兼具高功率、高能量，長期以來科學家並沒有找到理想材料。
結語
石墨烯已成為軍事尖端技術所依託的明星材料，其成果一旦商業化，將給軍事裝備和民用產品帶來巨大變革，如石墨烯基超級計算機、微型紅外夜視鏡、超靈敏探測器和超薄可摺疊顯示屏等。
4 國內外軍工領域裡3D打印的影子
古語云：“不積跬步，無以至千里；不積小流，無以成江海。”千里之路需要一步步走出來，這裡強調的是累積的重要性。說到累積，這裡讓人想到一項技術：3D 打印。這是一項特殊的技術，與傳統的“減材製造”不同，它是一種“增材製造”法，就是把材料逐層的疊加，從底層到上層，這樣逐層的製造、逐層增材，慢慢會成為一個 3D 打印的成品。
當今時代，“3D 打印技術”成了科技新聞報道中的高頻詞彙，甚至被英國《經濟學人》雜誌預測為“將推動新一輪工業革命的來臨”。因其數字化、智能化的先進“複製”能力而備受青睞，這項技術在被民用化的同時，也逐漸成為國防和軍工領域備受歡迎的“新貴”。
3D打印技術應用於艦載機
3D 打印技術已運用於軍事和航空航天領域，造價高昂的戰鬥機、艦載機等也都能通過“打印”出爐了。那麼，3D 打印在各國軍工領域都幫了什麼忙呢？
3D 打印用於美國 B-52 戰機部分老化部件的改進
美國俄克拉荷馬州的 Tinker 空軍基地是 Oklahoma 市空軍後勤中心（OC-ALC）的所在地，同時也是美國空軍裝備司令部（AFMC）的飛機、發動機、導彈、軟件和航空電子設備的管理和維護中心。它的職責就是，管理著美國各個軍事艦隊的飛機和技術的開發，包括各種配套組件、開發作戰飛機程序、測試設備和工業自動化軟件等，簡單來說，任何軍事飛機或者與軍事飛機相關的東西，空軍後勤中心都有責任確保它繼續飛行或者安全。
為維護飛機和提高飛機的戰鬥力，如今美國空軍和 OC-ALC 正在開發一項戰略計劃：將把 3D 打印技術納入其當前的空中力量，維持任務的每一方面。OC-ALC 欲利用 3D 打印技術優化工作流程，包括增材製造飛機發動機零部件和 3D 打印由第 76 軟件維護組設計的現代電子元器件。
其實，OC-ALC 的計劃只是美國空軍數個物流綜合體中正在開發類似計劃中的一個，除此之外，美國還擁有包括喬治亞州的 Robins 空軍基地和猶他州的 Hill 空軍基地等。每個基地都將開發針對綜合體的計劃，將 3D 打印技術融入其飛機維護和開發能力中。增材製造技術的納入，對後勤運營將產生巨大的作用，可大大提高整個軍事基地維護飛機的能力。
2014 年 1 月，一架採用了 3D 打印技術生產的零件的“狂風”（或譯為“旋風”）戰鬥機完成試飛，並被英媒認為是航空製造領域大規模使用 3D 打印技術的標誌性事件。英國航空航天系統公司指出，成功試飛的飛機的 3D 打印部件包括駕駛艙無線電防護罩、起落架防護裝置以及進氣口支架。這些部件均在英國皇家空軍一個軍事基地生產和組裝，該公司稱，這是裝配 3D 打印部件的戰鬥機首次試飛成功。
這些 3D 打印的零部件製造成本很低，有的甚至低於 100英鎊（1 英鎊約合 1.64 美元）。在維修和更換部件方面，3D打印技術有望在未來 4 年內為英國皇家空軍節省 120 萬英鎊。此外，3D 打印技術使這些零部件的生產地點不再受到限制，如果把這些 3D 打印機送到前線，直接進行零部件的加工和維修，將會大大提高英國空軍的作戰能力。
韓國3D打印在軍機部件上的應用
說起韓國，這個在軍事上幾乎不被人重視的國家，在 3D打印方面也是有所作為的。今年6月份，韓國空軍使用的F-15K戰機發動機遭到損壞，其發動機上的鈦合金的渦輪護罩與鈷合金的空氣密封件需要修復，他們想要找到一種既耐久又可靠的方法使部件升級的同時，又不犧牲任何質量。
這次維修，韓國空軍選擇使用 3D 打印技術，為此他們找到了德國 3D 打印機制造商利用專門的 DMT 技術很快就完成了對發動機護罩和密封件的修復工作。DMT 技術的工作原理主要是用高功率激光熔化金屬粉末，被認為是最新和最具前景的 3D 打印技術之一，幾乎能夠立即修復好韓國軍機的部件。
操作過程中，金屬粉末被連續饋送到 3D 打印機中，並被激光均勻熔化，然後再重新冷卻為固體，DMT 技術保證不會出現洩露故障，3D打印部件也能夠提供卓越的機械性能，因此，3D 打印將韓國主力戰機 F-15K 時刻保持在最佳狀態，可以有足夠的信心隨時面對像朝鮮這樣一個令人精神緊張的對手。
俄羅斯 3D 打印無人機“水鴨”
說起俄羅斯的軍事實力，幾乎婦孺皆知，由於繼承了前蘇聯的 70% 的軍事實力，所以其軍工科技水平除了美國幾乎無人能及。其 3D 打印技術實力也是不容忽視的。
今年 6 月份，《透視俄羅斯》曾報道，國營企業俄羅斯技術集團公司以 3D 打印技術製造出一架無人機樣機，重 3.8公斤，翼展 2.4 米，飛行時速可達 100 公里，續航能力 1 ～ 1.5小時。該公司用兩個半月的時間實現了從概念到原型機的飛躍，實際生產耗時僅為 31 小時，製造成本不到 20 萬盧布。
這款無人機的獨特之處在於，無需任何特殊起降場地，可在任意表面起降，不論雪地還是排水溝。在 6000 米高度飛行時的操控範圍可達 2500 公里，有效載荷 300 公斤，可搭乘2 ～ 3 名乘客或行李或者攜帶檢測、監控設備。這款無人機的氣墊可在飛行模式下進行回收，可用於向難以抵達的災區運送物質，也可用於軍事行動，例如搭載小型制導導彈、高精度炸彈等進攻性武器，還可執行偵查任務。
中國 3D 打印“大飛機”零部件
3D 打印技術對於國防、航空等重點領域高端複雜精細結構關鍵零部件的製造起到了很大作用，為其提供了應用的支撐平臺。我國在這一領域並不落後於其他發達國家，相反，在一些高精尖的軍工領域甚至還處於領先地位。
其中，2015 年 9 月 3 日紀念抗戰勝利 70 週年的大閱兵上展示的國產戰機中，就有一部分飛機的零部件採用了3D打印技術。
3D 打印在國產大型客機 C919 的應用
2016 年，中國曾對外宣佈一項關於國產大型客機 C919 的一個製造細節：該客機部件採用了激光成型件加工中央翼線條，其中，最大尺寸為 3070mm，最大變形量則小於 0.8mm，整個力學性能通過飛機廠商的測試，其材料性能、結構性能、零件取樣性能、大部段強度全部滿足國產大型客機 C919 的設計要求，包括疲勞性能在內的綜合性能，也優於傳統的鍛造技術。而且，3D 打印出來的零部件強度一致性為 2%，優於廠商 5% 的技術指標要求。
未來戰爭中，利用 3D 打印技術，無論是武器裝備，還是軍需物資，都可能實現“DIY”，即由作戰人員在戰地自助生產行動所需的裝備物資。
3D 打印在阿富汗戰爭中的應用
眾所周知，後勤補給是戰場上最易受到攻擊的薄弱環節，戰鬥機隱身塗層材料技術全解密5阿富汗戰爭期間，美軍曾經動用了大量作戰力量以確保補給暢通和保障人員安全，美軍認為，如果當時使用了 3D 打印機與戰場網絡、無人駕駛運輸直升機或者汽車相結合的話，就可以徹底解決這一問題，通過 3D 打印技術現場製造出能夠滿足實際所需的食品、藥品和裝備，從而實現其後勤保障的革命性變化。
可見，只要技術足夠成熟，未來戰場上需要的一切，3D打印幾乎都能滿足，有了這種“克隆”後勤物資的“移動兵工廠”，戰時可快速補充作戰消耗。
5 戰鬥機隱身塗層材料技術全解密
隱形塗料是塗料家族的神秘一員。它並不是科幻作品中的“隱身”，而是軍事術語中指控制目標的可觀測性或控制目標特徵信號的技巧和技術的結合。目標特徵信號是描述某種武器系統易被探測的一組特徵，包括電磁（主要是雷達）、紅外、可見光、聲、煙霧和尾跡等 6 種特徵信號。因為據統計，空戰中飛機損失 80 ～ 90% 的原因是由於飛機被觀測。降低平臺特徵信號，就降低了被探測、識別、跟蹤的概率，因而可以提高生存能力。降低平臺特徵信號不僅僅是為了對付雷達探測，還包括降低被其它探測裝置發現的可能性。隱身是通過增加敵人探測、跟蹤、制導、控制和預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確性和完整性，降低敵人成功地運用各種武器進行作戰的機會和能力，以達到提高己方生存能力而採取的各種措施。
隱形塗料是用於飛機、軍艦、坦克等裝備外表，做反雷達探測及防止電磁波洩漏或干擾的一種材料，隱身材料與隱身設計有機結合，形成一門新技術，即隱身技術。隱身技術要求隱光、隱電、隱磁、隱聲、隱紅外，是一門綜合技術。
現代隱身技術主要分為電磁波隱身技術和聲波隱身技術。
隱身塗料分類
隱身塗料按其功能可分為雷達隱身塗料、紅外隱身塗料、可見光隱身塗料、激光隱身塗料、聲納隱身塗料和多功能隱身塗料。隱身塗層要求具有：較寬溫度的化學穩定性；較好的頻帶特性；面密度小，重量輕；粘結強度高，耐一定的溫度和不同環境變化。
1.雷達隱身塗料
雷達隱身材料是指能夠吸收衰減入射的電磁波，並通過吸收劑的介電振盪、渦流以及磁致伸縮，將電磁能轉化成熱能而耗散掉或使電磁波因干擾而消失的一類材料。
雷達隱身塗料就要最大限度消除被雷達勘測到的可能性，雷達隱身技術的研究主要集中在結構設計和吸波材料兩個方面。目前，應用於飛機吸波塗料比較多，如鐵氧體吸波塗料價格低廉；羰基鐵吸波塗料吸收能力強，但面密度大；陶瓷吸波塗料密度較低；放射性同位素吸波塗料塗層薄且輕、能承受高速空氣動力等優點，是飛機用理想的吸波塗料；導電高分子吸波塗料塗層薄且易維護等。還有成為隱身塗料新亮點的納米吸波塗料，以覆蓋電磁波、微波和紅外，並能增強腐蝕防護能力，耐候性好，塗裝性能優異。
2.紅外隱身塗料
紅外隱身的目的是降低或改變目標的紅外輻射特徵從而實現目標的低可探測性。通過改進結構設計和應用紅外物理原理來衰減、吸收目標的紅外輻射能量，可使紅外探測設備難以探測到目標。
材料的紅外輻射特性決定於材料的溫度和發射率。紅外隱身材料也可相應分為兩類：控制發射率的材料和控制溫度的材料。
紅外隱身塗層具有低發射率，高反射率，在紅外線輻射頻段才有良好的隱身效果。
紅外隱身塗料的構成一般由填料和黏結劑兩部分組成。
目前用於熱紅外隱身塗料配方中的填料大致分為如下幾類：金屬填料、著色填料、半導體填料等。
黏結劑分為有機和無機兩大類，其中以有機黏結劑種類最多，目前可用於紅外隱身塗層的黏結劑有氯化聚苯乙烯、丁基橡膠等。從發展趨勢看，實用性能較大的是以聚乙烯為基本結構的改型聚合物。
紅外隱身塗料工藝簡單，施工方便，堅固耐用，成本低廉，是目前隱身塗料中最重要的品種。它是指用於減弱武器系統紅外特徵的信號已達到隱身技術要求的特殊功能塗料，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，降低其被發現和識別的概率。紅外隱身塗料的主體樹脂是單組分橡膠樹脂，其與過氯乙烯塗料、環氧鐵紅底漆、聚氨酯塗料具有良好的配套性。
3.激光隱身塗料
20 世紀 80 年代以來，隱身技術特別是雷達和紅外隱身技術的發展已經達到了一個很高的水平。如美國研製開發的低可探測飛機（Low ObservableAircraft）F-117 隱身攻擊機，B-2 隱身轟炸機在雷達隱身和紅外隱身方面已經做得非常好了。
但是隨著激光技術的飛速發展，激光技術在武器裝備等方面的應用日益增多。
激光隱身過程與雷達隱身過程相類似，主要是降低目標表面的反射係數，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，以達到激光隱身的目的。
從微觀能量上看，物質對激光的吸收過程是物質與電磁波的作用過程，在此過程中，光子的能量轉化為電子的動能、勢能，或分子（原子）的振動能和轉動能。
實現激光隱身技術的途徑主要有外形技術和材料技術，其中外形技術是通過目標的非常規外形設計降低其雷達散射截面 （LRCS）；而材料技術是採用能吸收激光的材料或在表面上塗覆吸波塗層使其對激光的吸收率大，反射率小，以達到隱身的目的。因為外形設計只能散射 30% 左右的雷達波，且很難找到 LRCS與氣動力學俱佳的外形，因此要徹底解決隱身問題，還是要靠隱身材料來實現。
激光隱身材料主要包括激光吸收材料、導光材料、透射材料三大類型。其中透射材料是讓激光透過目標表面而無反射。從原理上，透光材料後應有激光光束終止介質，否則仍有反射或散射激光存在。導光材料是使入射到目標表面的激光能夠通過某些渠道傳輸到其它方向去，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，實現難度較大。
隨著多波段探測和制導技術的不斷髮展，隱身技術對塗料的要求除了紅外與雷達外，還應包括塗料的可見光性、激光波吸收性能等。
因此，探索新技術、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，特別是新型塗敷行多功能、多頻譜兼容的隱身材料是新的研究熱點和難點。
4.可見光隱身塗料
可見光隱身塗料又稱視頻隱身技術，彌補了雷達隱身和紅外隱身的不足，它針對人的目視、照相、攝像等觀測手段而採取的隱身技術，其目的是降低飛機本身的目標特徵，較少目標與背景之間的亮度、色度和運動的對比特徵，達到對目標視覺信號的控制，以降低可見光探測系統發現目標的概率。可見光隱身塗料通常採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，使目標得以遮蔽並與背景相融合，是固定目標和運動目標停留時最主要手段，而迷彩塗料是這種技術應用的重要組成。總而言之，可見光隱身塗料應用廣泛，使用方便、經濟，是飛機隱身塗料發展中比較成熟的技術。
新型隱身材料探索
1.多頻段吸波材料
由於當前多模複合制導技術的不斷髮展以及探測手段的日益多樣性，戰場武器裝備可能同時面臨雷達、紅外、激光以及可見光等探測手段的威脅，因此多波段複合隱身材料的發展很早就受到了專家以及相關研究者的關注和重視。如何使塗層在幾個波段彼此兼容，將是今後主要研究方向之一。
2.納米塗層材料
近年來，納米吸波塗料成為隱身塗料新的亮點。它是一種極具發展前景的塗料，其一般由無機納米材料與有機高分子材料複合，通過精細控制無機納米粒子均勻分散在高聚物基體中，以製備性能更加優異的新型塗料。其機械性能好，面密度低，是高效的寬頻帶吸波塗料，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，塗裝性能優異。基於以上優點，各國競相在此領域投入人力、物力開發研製。其隱身原理為：
（1）納米材料的界面組元所佔比例大，納米顆粒表面原子比例高，不飽和鍵和懸掛鍵增多，大量懸掛鍵的存在使界面極化，吸收頻帶展寬。
（2）納米微粒尺寸小，比表面積大，界面極化與多重散射成為納米材料重要的吸波機制。納米材料量子尺寸效應使電子能級分裂，分裂的能級間隔處於微波的能量範圍內，為納米材料創造了新的吸波通道。
（3）納米材料中的原子和電子在微波場中的輻照，材料的原子和電子運動加劇，促使磁化，使電磁能轉化為熱能，增加了對電磁波的吸收，使電磁能轉化為熱能的效率增加，從而提高了對電磁波的吸收性能。
（4）納米隱身材料具有厚度薄、質量輕、吸收頻帶寬、兼容性好等特點。加入納米材料的隱身塗料，具有吸波能力強、密度小、可實現薄層塗裝的優點，還具有高的力學性能、良好的環境穩定性和理化性能。
（5）由於納米微粒具有較高的矯頑力，可引起大的磁滯損耗，有利於將吸收的雷達波等轉換成其它形式的能量（熱能、電能或機械能）而消耗掉。
3.手性吸波材料
手性是指一種物質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。手性吸波塗料是近年來開發的新型吸波材料。它與一般吸波塗料相比，具有吸波頻率高、吸收頻帶寬的優點，並可以通過調節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.導電高聚物材料
這種材料是近幾年才發展起來的，由於其結構多樣化、高度低和獨特的物理、化學特性，因而引起科學界的廣泛重視。將導電高聚物與無機磁損耗物質或超微粒子複合，可望發展成為一種新型的輕質寬頻帶微波吸收材料。
5.等離子隱身技術
等離子體是繼固體、液體、氣體之後的第四種物質形態，被稱為物質第四態。等離子體之所以有隱身功能，是因為它對雷達波具有折射與吸收作用。
原理：利用電磁波與等離子體互相作用的特性來實現，其中等離子體頻率起著重要的作用。等離子體頻率指等離子體電子的集體振盪頻率，頻率的大小代表等離子體對電中性破壞反應的快慢，它是等離子體的重要特徵。若等離子體頻率大於入射電磁波頻率，則電磁波不會進入等離子體。此時，等離子體反射電磁波，外來電磁波僅進入均勻等離子體約 2mm，其能量的 86％就被反射掉了。但是當等離子體頻率小於入射電磁波頻率時，電磁波不會被等離於體截止，能夠進入等離子體並在其中傳播，在傳播過程中。部分能量傳給等離子體中的帶電粒子，被帶電粒子吸收，而自身能量逐漸衰減。
等離子體隱身技術與已廣泛應用於外形和材料隱身技術，其具有很多優點：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計，不影響飛行器的飛行性能；由於沒有吸波材料和塗層，大大降低了維護費用。此外，俄羅斯進行的風洞試驗表明，利用等離於體隱身技術還可以減少飛行器飛行阻力 30％以上。但是，利用等離子體技術實現兵器隱身也存在著相當的難度和問題。
軍事探測和制導技術的發展促使了隱身材料的發展，從最早的可見光隱身材料到現在的激光隱身材料，隱身材料的研究和發展一直沒有間斷過。無論哪種隱身材料，今後的發展趨勢都向著質輕、帶寬、高效、耐久的方向發展。而且，隨著多模技術的發展，傳統具有單一隱身功能的材料已經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展趨勢。
應用現狀與發展前景
隨著科學研究的不斷深入，新的隱身塗料將不斷問世。由於高度的軍事敏感性和技術保密性，使得隱身塗料的發展與應用處於迷霧中，同時，各種反隱身技術和手段正在積極發展之中。隱身和反隱身技術的競爭必將成為新世紀軍事鬥爭的亮點。
6 裝甲防護材料與技術為軍用裝備穿上“防彈衣”
現代戰爭的對抗程度空前激烈。遠程攻擊、戰場流彈、預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重的車輛損壞和人員傷亡。為適應現代戰爭模式的轉變，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，提高軍用車輛戰場防護水平尤為重要。
裝甲防護材料性能及應用
裝甲防護材料性能及應用國內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。
1、 防彈玻璃
目前防彈玻璃主要是由無機玻璃與有機材料複合而成，其主要有以下幾種：
（1）浮法玻璃與 PVB 中間膜的夾層複合。
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並經高溫高壓處理使它們複合在一起而成為一透明整體，形成具有防彈能力的玻璃。這種防彈玻璃的優點是光學性能非常優秀，並表現出良好的抗衝擊性能，同時耐環境穩定性好、不易老化、壽命長、成本較低、容易維護；缺點是體積質量大，適合安裝於固定的場所使用。
（2）夾層玻璃與有機透明板疊加或複合。
這種防彈玻璃有兩種形式，一種是在一層夾層玻璃的後面放置一層有機透明板材，夾層玻璃置於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 ） 直接複合為防彈玻璃，粘接材料為聚氨脂膜 （PU膜），生產工藝方法與PVB 夾層法類似。上述兩種方法由於使用了較多的有機材料，與 PVB 玻璃相比有以下特點：
第一，體積質量小，在相同厚度或相同質量的情況下防彈能力強；第二，該種防彈玻璃在受到槍擊時只要不被子彈穿透就不會有飛濺物產生；第三，有機材料的剛性遠不及玻璃。由於有機材料的熱膨脹係數與玻璃不同，易產生變形，光學性能也不易控制；第四，有機材料直接暴露於大氣中易被老化，材料表面硬度低，極易被劃傷，因此使用壽命較短。此外，這種防彈玻璃的成本非常高，一般在車輛、船舶、飛機上使用。
軍用車輛宜選用夾層玻璃與有機透明板複合而成的防彈防暴玻璃，它是由優質安全玻璃與進口高強度 PC 板（抗衝擊強度為玻璃的 250 倍的聚碳酸脂）通過PVB 膠片（聚乙烯醇縮丁醛中間膜）採用高壓聚合而成。質量只是普通防彈玻璃的65%,並且具有很強的抗衝擊性、阻燃性、透光性好和無飛濺物等特點。該種防彈玻璃價格適中，易被一般用戶採納，使用壽命長，可與建築物或車輛等長久共存。
2、防彈鋼板
金屬防彈材料（包括防彈鋼、鋁合金、鈦合金等）從過去到現在一直廣泛應用於軍用（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）領域，且隨著武器彈藥對裝甲防護材料的抗侵徹能力、抗衝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展到高硬度鋼裝甲、雙硬度鋼複合裝甲、乃至鈦合金裝甲，防護能力不斷提高。裝甲鋼材料主要為Cr 2 Ni 2 Mo 合金系列裝甲鋼，其通過調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 的硬度小於或等於 HRC50, 屬於高硬度裝甲鋼；39C 和 44C 的硬度大於HRC50, 屬於超高硬度裝甲鋼。
隨著碳含量的增加，裝甲鋼板的強度和硬度提高，塑性和韌性下降。
用於防輕型機槍的防彈板有兩大類：一類為熱軋板材，以 SSAB 公司的DomexProtect （Defend）250和300為代表。 這類鋼板的抗拉強度為 900 ～ 1000MPa,綜合性能好，板厚 3.0 ～ 3.2mm, 其冷加工性、冷彎性能（d=2a 180℃不開裂）、可焊性等性能良好。另一類為熱處理鋼板，是通過對熱軋板進行淬火、回火熱處理來提高強度以滿足其防彈要求。瑞典的 DomexProtect（Defend）500 是其典型牌號之一。其抗拉強度大於 1500MPa,用於防輕型衝鋒槍時，其厚度可減至2.4 ～ 2.6mm; 防 56 式衝鋒槍時其厚度為 4.5mm. 冷彎半徑需大於 18mm, 同樣具有良好的可焊性。這類鋼是將微合金化的 C-Mn 鋼。通過控軋或熱處理來獲得上述性能的。冶煉時儘可能降低P、S 和 O 含量，降低夾雜物，以保持鋼的可加工性。
傳統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到一定厚度，而使用過厚過重的鋼板裝甲，對於車輛、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、減小靈活性並增加了發動機的故障率。
3、防彈陶瓷
1918 年，人們發現在金屬表面覆蓋一層薄而硬的搪瓷，便可提高其抗彈性能，故該技術一戰期間用於坦克。60年代以後採用 A 12 O 3 陶瓷面板裝甲與鋁或玻璃鋼背板粘結制成複合防護裝甲，可防高速彈丸的侵徹，後來又陸續出現了 B 4 C、SiC、Si 3 N 4 等陶瓷裝甲材料。
陶瓷是一種脆性材料，在收到衝擊時容易破碎，通常不單獨做成防護裝甲，而是與金屬和其它纖維材料一起做成複合裝甲；複合裝甲中使用的陶瓷通常被改成陶瓷塊，使得當某塊陶瓷被彈體擊碎時，其它陶瓷塊還仍然有效。
陶瓷材料主要應用於以對付中、大口徑長杆穿甲彈為首要目標的裝甲系統， 這些彈藥主要採用燒蝕破壞機理，另外也應用於防彈背心，陶瓷與複合背面材料結合使用提供要求的防護能力。
工程應用中，陶瓷複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、易產生脆性斷裂，且不能二次防彈，此外，其成型尺寸較小、生產效率低，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，因而製備成本高，使用侷限性較大。
目前，用於防彈的三大陶瓷材料是氧化鋁（Al 2 O 3 ）、碳化硅（SiC）和碳化硼（B 4 C）。氧化鋁因其成本低而在防彈上得到更廣泛的應用，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 60 年代就最先用來作為設計防彈背心的材料；碳化硅陶瓷材料在成本、防彈性能和密度指標方面均介於二者之間。因而最有可能成為氧化鋁防彈陶瓷的升級換代產品。
4、防彈高強玻纖
早在二戰期間，美國已開始進行玻璃鋼裝甲的研究，併成功研製了玻纖 /聚酯裝甲材料。隨著 S-2 高強玻璃纖維的出現，高性能玻璃纖維複合材料作為較廉價的抗彈裝甲材料，成為第一代複合裝甲材料。其抗彈能力可達到鋼的 3倍以上。前蘇聯用玻璃鋼複合裝甲裝備T-72和T-80坦克，其複合裝甲結構為：鋼+鋼+玻璃鋼+鋼+內襯的5層結構，這種複合裝甲可以吸收動能彈的大量能量。德國的布洛姆 - 福斯公司也研製了類似的結構系列，並已裝在德國陸軍和丹麥陸軍的“豹”1A3 主戰坦克上，它的防護能力達到焊接炮塔的“豹”1A4主戰坦克的水平。美國陸軍材料與力學研究中心（AMMRC）用高強玻纖複合材料製造履帶和輪式車輛的結構裝甲，如美國聯合防務公司的“佈雷德利”複合裝甲型步兵戰車就採用了 S-2 型高強玻璃纖維和聚酯樹脂模壓工藝製備的結構複合材料。玻璃鋼還被用於武裝直升飛機、運輸機和通訊聯絡直升機的複合裝甲結構材料。
高強玻纖最早由美國歐文斯 - 康寧（OC）公司開發研製，其兼具優異的抗彈性能、降噪和特徵信號低等優點，能有效提高裝備的生存能力和快速反應機動性能，其優異的性價比更是其在裝甲防護領域具有舉足輕重的作用。玻璃纖維複合材料本身的結構強度也非常好，而且生產工藝簡單、成本低廉，越來越多地作為結構 / 功能一體化材料用於裝甲車體及結構件。國內南京玻纖院中材科技等企業已實現高強玻纖的工業化生產，獨立自主開發並規模化工業生產中 HS2 號和 HS4 號系列高強玻纖，其中 HS4 高強玻纖產品性能接近或達到美國 S-2 玻纖，其製品有 SW220 和SW360 緞紋高強度玻璃纖維布。
5、防彈芳綸纖維
美國首先將芳綸複合材料製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複合，用作坦克裝甲，如美國MI主戰坦克採用“鋼+Kevlar+鋼”型的複合裝甲，它能防中子彈以及防破甲厚度約 700mm 的反坦克導彈，還能減少因被破甲彈擊中而在駕駛艙內形成的瞬時壓力效應。美國 M113 裝甲人員輸送車內部結構的關鍵部位也裝備了Kevlar 襯層，可對破甲彈、穿甲彈和殺傷彈的衝擊和侵徹提供後效裝甲防護。美國的 V22Osprey 軍用機和軍用直升飛機使用的防彈複合材料背板與陶瓷面板組成的複合裝甲是直升飛機最理想的輕質裝甲。
6、防彈PE纖維
超高分子量聚乙烯纖維複合材料（荷蘭和美國的商品名分別為 Dyneema和 Spectra）是具有優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，具有優良的耐腐蝕性、耐紫外線能力和抗切割、耐磨性，而且吸溼小，不受環境影響，加之其氫原子含量高，因而防中子和防γ 射線性能優良。
Dyneema 的防彈板主要用作車輛、坦克、飛機、直升飛機和艦船的要害部位等。
結語
世界各國對軍用新材料技術的發展給予了高度重視，加速發展軍用新材料技術是保持軍事領先的重要前提。
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