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纳米技术对非致命武器性能的应用研究

时间:2011-05-01  作者:秩名

论文导读:当前,一场新的纳米技术革命正在悄然兴起。纳米技术可实现非致命武器系统超微型化,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、安全性更高的系统。
关键词:纳米技术,非致命武器,纳米武器
 

1.引言

当前,一场新的纳米技术革命正在悄然兴起。美国兰德公司认为,纳米技术将是“未来驱动军事作战领域革命”的关键技术,具有明显的军事应用潜力。纳米技术可实现非致命武器系统超微型化,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、安全性更高的系统;纳米技术可实现非致命武器系统高智能化,使武器装备控制系统对信息获取的速度大大加快,射击精度大大提高;纳米技术可实现非致命武器系统高集成化,使武器装备成本降低、可靠性提高,同时使非致命武器装备研制、生产周期缩短。纳米技术作为可以大幅度提高未来武器装备性能的先进科学技术而倍受世人的广泛关注。

2.纳米技术的科学内涵

纳米是一种度量单位,一纳米为百万分之一毫米,即十亿分之一米。一纳米相当于数个原子的并列长度。纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构,在这种水平上对物质和材料进行操作、控制和加工的技术称为纳米技术。纳米技术以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界,它的最终目标是直接以原子和分子来构造具有特定功能的产品。纳米科学就是研究在这极其微小的范围内的原子、分子和其他类型物质的运动和变化的科学。几十个原子、分子或成千个原子和分子“组合”在一起时,表现出既不同于单个原子、分子的性质,也不同于宏观物质的性质。

3.纳米技术对非致命性武器性能影响的研究

(1)改变非致命武器的材料性能

纳米材料是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度 (1nm~100nm) 调制的各种固体超细材料。纳米材料有4个基本效应,即小尺寸效应、量子尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应,由于这些效应,纳米材料具有常规材料所没有的特别性能,如高强度和高韧性、高热膨胀系数、高比热和低熔点、奇特的磁性、极强的吸波性,可以在光电器件、灵敏传感器、隐身技术、催化、信息存储等领域得到广泛的应用。纳米材料的应用,可以增强非致命武器装备的耐腐蚀性、吸波性和隐蔽性。

目前装备的非致命武器,虽然部分使用了复合材料,但防暴枪械的金属机件的枪管、机匣、枪机、击发机构等仍占非致命武器的绝大部分质量,而如果把金属纳米颗粒粉体物质制作成块状金属材料,则会使其变得十分结实,强度比一般的金属高十几倍,同时又可以像橡胶一样富有弹性。论文格式。如果使用这种材料制造非致命武器的金属机件,会使它们的质量减少到原来的1/10。可以想象一支防暴枪的质量只有0.3kg左右。车载榴弹发射器也只有2kg左右,根本无需车载。利用纳米金属材料完全可以制造出坚固耐用、质量小,战斗性能好的新一代非致命武器。

运用纳米技术开发的润滑剂,能在物体表面形成半永久性的固态膜,产生极好的润滑作用,将其应用于超级润滑剂,可有效的阻止飞机起降和列车、军车行进。除此之外,纳米润滑剂既能大大降低防暴车等主机工作时的噪声,又能延长非致命武器装备的使用寿命。

(2)提高非致命武器的攻击性能

运用纳米技术在产品中添加特殊性能的材料,或在产品表面形成一层特殊的材料,能产生出新的性能。现在已经制造出来的碳纳米管,硬度大约是钢的100倍。现装备的防暴枪械初速较低,如动能霰弹弹丸初速仅315m/s,催泪弹弹丸初速仅为65m/s,射程较近(小于150m)。可以想象,把纳米技术用于非致命武器制造,可解决非致命性弹药的弹头初速低的问题,要想提高防暴枪械的初速,目前的方法只有增加发射药量,但这势必会增加武器及弹药的质量,与当前武器轻型化的发展趋势是背道而驰的,如果枪弹的发射药采用纳米颗粒,那么枪弹的质量不但会大幅度减小,而且弹头的初速也会大幅度提高,同时单兵的携带量也将大幅度增加。

用纳米物质作发射药,还可以从根本上改变现有防暴枪械的发射机构。由于纳米发射药遇到空气就会反应,所以新的击发机构实际上就是一个控制发射弹药与空气接触的机构。纳米物质所做的发射药点火原理不同,可以想象在纳米技术不断发展的前提下,非常有可能制造出发射机理与现在所使用的防暴枪械完全不同的发射机构,使得防暴枪械变得更小、更轻、射击精度更高。

(3)改善非致命性弹药的各种性能

纳米颗粒可以大大提高非致命性弹药的推进剂和炸药的燃烧效率。纳米颗粒粒径小、比表面积大、表面原子多而具有体积效应和表面效应等,使其催化、吸附等物化性能比普通级材料更加优异。表面有效反应中心多,催化作用明显高于常用催化剂。论文格式。在非致命性弹药燃料中,加入镍纳米微粒作催化剂,燃烧效率提高100倍。论文格式。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(加纳米铝粉)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。将纳米颗粒应用于发烟弹的发烟剂中,是发烟剂点火容易,起烟速度快,发烟量大。纳米固色剂还可以提高染色弹的着色能力。

4.结束语

世界格局内纳米科技日新月异的发展对我们提出了严峻的挑战。纳米技术在非致命武器领域的应用有着广阔的前景,它将导致非致命武器装备变革,进而引发新的非致命技术革命。在一些发达国家,军方对纳米技术的投入和研究成果已经超过了其他领域。相对其他学科,我国对纳米技术的研究起步并不晚,迄今为止也投入了相当力量,但是对纳米技术在非致命武器上的应用研究还十分薄弱。我们应该把纳米技术在非致命领域的应用研究放在战略高度,把握契机,发挥特长,争取掌握高超的制敌之术,弥补现有非致命武器装备力量的不足。


参考文献
[1] 洪伟量,刘剑洪,赵凤起, 纳米Pb(II)-没食子酸配合物的合成及其燃烧催化性能, 化学学报,Vol.63,2005
[2] 纳米固色剂Tinokin VG帮您解决牢度难题 , 工艺实践,Vol.27, 2005.2
[3] 李毕忠,吴坤, 纳米PET树脂及其工程塑料应用 , 化工新型材料 , Vol. 33 .No. 1,2005.1
[4] André Gsponer , From the Lab to the Battlefield?Nanotechnology and Fourth-Generation Nuclear Weapons, Disarmament Diplomacy,IssueNo. 67, October - November 2002
 

 

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