21世纪是军事的世纪。在未来战争中，人类将在空间展开一场前所未有的、以开发利用空间丰富资源和争夺制天、制地、制海权为主要内容的大竞争，军用武器装备将会得到迅速发展。小编尽洪荒之力汇总了最前沿的军事装备、材料、技术等供大家参考。

　　现代信息化战争既是高技术装备之战，也是高性能材料之战。碳纤维性能优异，外柔内刚，兼具电学、热学和力学等综合特性。它强度高、韧性好，可大幅提升现代武器装备系统作战性能。有着低密度、高强度、高模量、耐高温、耐严寒、耐摩擦、耐腐蚀、导电、抗冲击、电磁屏蔽效果好等一系列优越的性能，除了在民用工业（例如汽车制造、机械配件、体育用品、高铁零件等）有广泛的使用，也是极其重要的军事战略材料。

　　20世纪50年代初，美苏冷战，为解决武器隔热问题，美国开始研制碳纤维材料并得到应用。现在的军事领域，碳纤维主要用于制造战斗机、无人机、隐身材料、导弹隔热部件、装甲外壳、电磁屏蔽部件等。例如法国的“阵风”战斗机，它的机身、机翼、垂直安定面、升降副翼都采用了这种高性能材料，用量占到总结构材料的24%。英国的“台风”战机，全机表面70%使用了碳纤维复合材料。

　　国内碳纤维行业发展较晚，不过在国家政策的支持和经济发展的带动下，军工领域碳纤维材料的用量越来越多了。十三五计划中，更把碳纤维列为重点发展对象。

　　随着时代发展，军事材料正在向隐身、低能耗、高机动性方向发展，对于碳纤维材料的要求也越来越高。值得庆幸的是，碳纤维的性能有巨大的提升空间和潜力，作为军事强国的必争之材，需求量还将进一步上涨。

　　起源可追溯至1860年，由英国人瑟夫·斯旺在制作电灯灯丝中发明并获得专利。它是一种纤维状碳材料，呈黑色，质坚硬，是一种强度比钢大、密度比铝小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温，又能像铜那样导电，具有电学、热学和力学等综合优异性能的新型材料，因其制造技术难度大、实用价值高，被业界誉为“黑色黄金”。

　　碳纤维“外柔内刚”，不仅具有碳材料的本质特性，又兼备纺织纤维的柔软和可加工性，是新一代高性能增强纤维。比头发丝还细几倍的碳纤维与树脂、碳、陶瓷、金属等基体经过特殊复合成型工艺制造，即可获得性能优异的碳纤维复合材料，能够广泛应用于航空、航天、能源、交通、军用装备等众多领域，是国防军工和民用生产生活的重要材料。

　　20世纪50年代，为了解决导弹喷管和弹头耐高温、耐腐蚀等关键技术难题，美国率先研制出粘胶基碳纤维。1959年，日本近藤昭男发明了聚丙烯腈基碳纤维。由于碳纤维在军事领域凸显出提升武器装备性能的优异表现，引起了军事强国的高度重视。随后一些国家重点投入，不断研制出更高性能、更多品种的碳纤维。日本先后突破高强、高模性兼备等一系列关键技术难题，使所研制的碳纤维复合材料独具优异的抗疲劳性能和环境适应能力，其整体水平一路领先。

　　碳纤维看似简单，但其制造工艺十分复杂，是一项集多学科、精细化、高尖端技术于一体的系统工程，涉及化工、纺织、材料、精密机械等多学科领域，整个流程包含温湿度、浓度、粘度、流量等上千个参数高精度控制，稍有不慎就会严重影响碳纤维性能和质量稳定性，所以远非一般工艺技术所能媲美。

　　随着当今碳纤维及复合材料广泛应用，规模化生产成为其产业化发展的重大瓶颈。每个量级的生产虽原理相同，但对各种工艺参数精确控制难度却有极大不同，十吨级、百吨级的生产线，不能简单复制到千吨级，例如聚合反应产生大量的热，使得温度均匀性恒定性极难控制。正因如此，目前只有极少数国家能够稳定生产出高性能碳纤维，且核心技术长期主要掌控在日本和美国企业巨头手中。其中，日本的三家公司碳纤维生产能力就占世界四分之三，成为业界“巨无霸”。

　　据外媒报道，傲视群雄的F-35战斗机首飞时间一推再推，其中一个很重要原因，就是超重。为破解这一难题，洛克希德?马丁公司采取了很多办法，最终采用多达35%的碳纤维复合材料才大幅降低了机体重量。所以从某种意义上说，是碳纤维复合材料成就了F-35战机。

　　如今，碳纤维复合材料不仅成为实现高隐身性能不可或缺的基础性材料，更成为衡量武器装备系统先进性能的重要标志。比如，由于X-47B、全球鹰、全球观察者、西风等飞行器应用碳纤维复合材料比例更高，使得其有效载荷、续航能力和生存能力均实现了新突破。

　　现役F-22战斗机一个最大特点，就是隐身性能好，而这与其大量使用碳纤维复合材料休戚相关。此外，F-117A战斗机、B-2隐身轰炸机等也都采用了碳纤维吸波材料，包括瑞典“维斯比”级巡逻舰舰体用的均为全复合材料，因而拥有了高隐身、高机动、长寿命等先进作战性能。

　　航天领域发展更是锱铢必较。如固体火箭发动机质量每减少1千克，射程就可增加16公里。所以，碳纤维复合材料被大量应用于美国“爱国者”导弹、“三叉戟”II、德国HVM超声速导弹、法国“阿里安”-2火箭、日本M-5火箭等发动机壳体，未来碳纤维更是发展小型化、高机动性、高精度、高突防能力先进战略性武器装备的重要基础。

　　新型高性能碳纤维复合材料，具有更好的稳定性和可靠性，目前在高超声速飞行器、国际空间站、先进卫星等装备系统中被大量应用。美国防部在“面向21世纪国防需求的材料研究”报告中强调，“到2020年，只有复合材料才有潜力使装备获得20-25%的性能提升”。

　　现代武器装备发展，隐身化、低能耗、高机动性、大载荷等趋势凸显，对碳纤维及复合材料性能要求越来越高。因此研制更高强度、更高模量的碳纤维和与之相匹配的高性能作战系统，已成为军事强国比拼尖端实力的重头戏。目前，发达国家正在碳纤维、先进树脂和制造技术三个方向上重点突进。

　　目前，碳纤维拉伸强度与模量在理论上和实验室中，存在着巨大的提升潜力和空间，因而激战正酣。

　　在树脂研究领域，重点发展高韧热固性树脂，能够提高武器装备部件的长效温度，并改善韧性、工艺性和耐湿热性能。而开发热塑性树脂，可显著提高武器装备抗冲击韧性和耐疲劳损伤性能。

　　现代先进的自动化制造技术，可实现构件三维模型到制造一体化集成，适于制造大尺寸和复杂结构件，可有效提高装备质量可靠性和降低成本，从而促进国防军工更好发展。

　　近年来，为适应我国国防建设发展需要，碳纤维及其复合材料已被列为国家重点支持的项目。专家认为，着眼未来建设完整自主的高水平产业链，努力把事关国家安全利益的核心技术真正掌握在自己手中，乃是实现兴国强军中国梦的必由之路。

　　超材料是通过在材料关键物理尺寸上的结构有序设计，突破某些表观自然规律的限制，获得超出自然界原有普通物理特性的超常材料的技术。超材料是一个具有重要军事应用价值和广泛应用前景的前沿技术领域，将对未来武器装备发展和作战产生革命性影响。

　　尽管超材料的概念出现在2000年前后，但其源头可以追溯到更早。1967年，苏联科学家维克托?韦谢拉戈提出，如果有一种材料同时具有负的介电常数和负的磁导率，电场矢量、磁场矢量以及波矢之间的关系将不再遵循作为经典电磁学基础的“右手定则”，而呈现出与之相反的“负折射率关系”。这种物质将颠覆光学世界，使光波看起来如同倒流一般，并且在许多方面表现出有违常理的行为，例如光的负折射、“逆行光波”、反常多普勒效应等。这种设想在当时一经提出，就被科学界认为是“天方夜谭”。

　　随着传统材料设计思想的局限性日渐暴露，显著提高材料综合性能的难度越来越大，材料高性能化对稀缺资源的依赖程度越来越高，发展超越常规材料性能极限的材料设计新思路，成为新材料研发的重要任务。2000年，首个关于负折射率材料的报告问世；2001年，美国加州大学圣迭戈分校的科研人员首次制备出在微波波段同时具有负介电常数和负磁导率的超材料；2002年，美国麻省理工学院研究人员从理论上证实了负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围内取得了多项研究成果，被美国《科学》杂志评为当年全球十项重大科技进展之一。此后，超材料研究在世界范围内取得了多项成果，维克托?韦谢拉戈的众多预测都得到了实验验证。

　　现有的超材料主要包括：负折射率材料、光子晶体、超磁材料、频率选择表面等。与常规材料相比，超材料主要有3个特征：

　　负折射率材料具有介电常数与磁导率同时为负值的电磁特性，电磁波在该介质中传播时，电场强度、磁场强度与传播矢量三者遵循负折射率螺旋定则，因此存在负折射效应、逆多普勒效应、逆切仑科夫辐射和理想透镜等多种奇特物理现象。负折射率材料的实现使人类具备了自由调控电磁波的能力，这对未来的新一代通信、光电子/微电子以及隐身、探测、强磁场、太阳能和微波能利用等技术将产生深远的影响。

　　光子晶体是指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构，是一种介电常数周期性分布的电介质复合结构，可以阻止某一种频率的光波在其中的传播。由于光子晶体具有固有的频率选择特性，被认为是未来的半导体，对光电子、光通信、微谐振腔、集成光路、红外/雷达隐身等领域将产生重大影响。

　　“电磁黑洞”是一种采用电磁超材料制造的人工黑洞，能够全向捕捉电磁波，引导电磁波螺旋式行进，直至被黑洞吸收，使基于引力场的黑洞很难在实验室里模拟和验证的难题迎刃而解。这一现象的发现，不仅将为太阳能利用技术增加新的途径，产生全新的光热太阳能电池，还能应用于红外热成像技术，大幅度提高红外信号探测能力。

　　频率选择表面是由大量无源谐振单元组成的单屏或多屏周期性阵列结构，由周期性排列的金属贴片单元或在金属屏上周期性排列的孔径单元构成。其可对不同频段的入射电磁波进行有选择性的发射或传输，已被广泛应用于微波天线和雷达罩的设计中，也可用于反射面天线的负反射器，以实现频率复用，提高天线的利用率。

　　超材料研究的重大科学价值及其在诸多应用领域呈现出的革命性应用前景，使其得到了美国、欧洲、俄罗斯、日本等国政府，以及波音、雷神等机构的强力关注，现在已是国际上最热门、最受瞩目的前沿高技术之一。2010年，美国《科学》杂志将超材料列为21世纪前10年自然科学领域的10项重大突破之一。当前，国外的研究领域己涉及超材料基本原理和特性、超材料实验验证、超材料设计、超材料加工制造和超材料的应用。

　　美国国防部长办公室把超材料列为“六大颠覆性基础研究领域”之一，美国国防部专门启动了关于超材料的研究计划；美国空军科学研究办公室把超材料列入“十大关键领域”；美国最大的6家半导体公司英特尔、AMD和IBM等也成立了联合基金资助这方面的研究。欧盟组织了50多位相关领域顶尖的科学家聚焦这一领域的研究，并给予高额经费支持。日本在经济低迷之际出台了一项研究计划，至少支持两个关于超材料技术的研究项目，每个项目约为30亿日元（约合1.5亿人民币），同时将超材料列为下一代隐形战斗机的核心关键技术。

　　在多个项目的支持下，超材料技术取得了一系列新进展。例如，美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室与加利福尼亚大学合作完成了负折射率材料太赫兹频率特性的研究探索；美国加利福尼亚大学完成了利用负折射率材料精确控制光线速度和方向的研究；美国普渡大学和诺福克州立大学合作完成了负折射率材料对光线年以来，美国陆军和普渡大学研究了在特定的电磁频谱波段具有光谱选择性的新型等离子体隐身材料；美国劳伦斯·伯克利国家实验室的研究团队制造出了全球首个非线性零折射率超材料，通过这种材料的光在各个方向都会得到增强；2014年，法国国家科学研究中心和法国波尔高等化学物理学院的研究人员通过结合物理化学组成和微流体技术，研发出了第一个三维超材料。

　　在超材料应用方面，有关国家和机构近年来启动了多项研究计划。如DARPA实施的负折射率材料研究计划；美国杜克大学开展的高增益天线超材料透镜研究，以及可升级和可重构的超材料研究等。此外，还有近百家美国企业获得小企业创新计划和企业技术转移资助计划资助，对超材料技术进行了大量研究和产品转化。目前，超材料领域已初步形成的产品包括超材料智能蒙皮、雷达天线、吸波材料、电子对抗雷达、通信天线、无人机载雷达等。

　　超材料因其独特的物理性能而一直备受人们的青睐，在军事领域具有重大的应用前景。近年来，超材料在隐身、电子对抗、雷达等领域的应用成果不断涌现，展现出巨大应用潜力和发展空间。

　　隐身是近年来出镜率最高的超材料应用，也是迄今为止超材料技术研究最为集中的方向，如美国的F-35战斗机与DDG1000大型驱逐舰均应用了超材料隐身技术。未来，超材料在电磁隐身、光隐身和声隐身等方面具有巨大应用潜力，在各类飞机、导弹、卫星、舰艇和地面车辆等方面将得到广泛应用，使军事隐身技术发生革命性变革。超材料实现隐身与传统隐身技术的区别是，超材料使入射的电磁波、可见光或声波绕过被隐藏的物体，在技术上实现真正意义上的隐身。

　　在电磁隐身方面，2006年，美国杜克大学与英国帝国学院合作提出了一种微波频段的电磁隐身设计方案，这种设计方案由10个同心圆筒组成，采用矩形开口环谐振器单元结构，实验结果证实负折射率材料用于物体的隐身是可行的。2012年，美国东北大学采用掺杂钪的M型钡铁氧薄片和铜线组合，设计和试验了可在33～44吉赫兹电磁波段实现可调的负折射率材料。美国雷神公司开发了“透波率可控人工复合蒙皮材料”，该材料采用嵌入了可变电容的金属微结构频率选择表面，通过控制加载在可变电容上的偏置电压，可以改变频率选择表面的电磁参数，从而实现材料透波特性的人工控制，可应用于各种先进雷达系统和下一代隐身战机的智能隐身蒙皮。

　　在光学隐身方面，2012年，加拿大超隐形生物公司发明了一种名为“量子隐身”的神奇材料。它能使周围光线折射而发生弯曲，从而使其覆盖的物体或人完全隐身，不仅能“骗”过人的肉眼，在军用夜视镜、红外探测器的探测下也能成功隐身。这种材料不仅能帮助特种部队在白天完成突袭行动，而且有望在下一代隐形战机、舰艇和坦克上应用。2014年，美国佛罗里达大学的研究团队研制出一种可实现可见光隐身的超材料，实现这一技术突破的关键是利用纳米转移印刷技术制造出一种多层三维超材料。纳米转移印刷技术可改变这种超材料的周围折射率，使光从其周围绕过而实现隐身。

　　在声隐身方面，2011年，美国杜克大学卡默尔教授的团队开发出一种二维声学斗篷，能使10厘米大小的木块不被声波探测到。2014年3月，杜克大学制造出世界上首个三维声学斗篷，它是一种利用声隐身超材料制成的声隐身装置，能使入射声波沿斗篷表面传播，不反射也不透射，实现对探测声波的隐身。三维声学斗篷由一些具有重复排列小孔的塑料板组成，能在3千赫兹的声波下表现出完美的隐身效果，验证了声学斗篷应用于主动声呐对抗的可行性。此外，美海军自主开发一种名为“金属水”的潜艇声隐身技术，制造一种六角形晶胞结构的铝材料，并将其纳入潜艇艇壳外覆盖的静音材料内，实现对声波引导，达到隐身目的。声隐身超材料技术的发展将对潜艇等水下装备的隐身产生变革性影响，有可能改变未来水下战场的“游戏”规则。

　　除了传统意义上的隐身，最近超材料在触觉隐形上也有了新的突破。2014年，德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员利用机械超材料制成触觉隐形斗篷。这是一种全新的隐身技术，可以欺骗人体和探测设备的传感器。这种触觉隐形斗篷由超材料聚合物制成，具有特殊设计的次微米精度的晶体结构。晶体由针尖相接触的针状锥组成，接触点的大小需精确计算，以满足所需的机械性能。利用这种超材料制造的隐形斗篷可以屏蔽仪器或人体的触觉，如用隐形斗篷覆盖住放在桌面上的一个突出物体，虽然可见突出物，但用手抚摸时无法感到物体突出，就像抚摸平整的桌面一样。该技术虽然还在纯粹的基础物理研究阶段，但是将会为近几年的国防应用开辟一条新路。

　　天线与天线罩是超材料的另一个用武之地。国外众多实验表明，将超材料应用到导弹、雷达、航天器等天线上，可以大大降低天线能耗，提高天线增益，拓展天线工作的带宽，有效增强天线的聚焦性和方向性。

　　天线方面，雷神公司研发了超材料双频段小型化GPS天线，通过精确的人工微结构设计，可提升天线单元间的隔离度，减少天线原件之间的电磁耦合，从而使天线的带宽得到大幅拓展，其可应用于对天线尺寸要求苛刻的飞机平台与个人便携式战术导航终端。2011年2月，洛克希德·马丁公司与宾夕法尼亚大学联合开发了一种新型电磁超材料，可用于在喇叭形卫星天线上，使产品体积更小，制造成本更低，并能够显著提高航天器天线年，英国BAE系统公司开发出一种可用于无人机通信的超材料平面天线，可使电磁波在透过平面天线后进行聚焦，在实现对电磁波聚焦的同时保留了平面天线的宽带性能，克服了传统抛物面天线变为平面天线所带来的带宽损失、低增益等问题，同时可实现一个天线替换多个天线，减少天线的数量。这一技术突破可能使飞机、舰艇、卫星等天线的设计产生划时代的变革。

　　雷达天线罩方面，在美国海军的支持下，美国公司成功研发出雷达罩用超材料智能结构，并应用于美军新一代的E2“鹰眼”预警机，大幅提高了其雷达探测能力。通过采用超材料的特殊设计，该项目提供了解决传统雷达罩图像畸变的问题，同时这种超材料电磁结构质量轻，方便后期的改装和维护，极大提高了E2“鹰眼”预警机的整体性能。

　　导弹天线罩方面，美国雷神公司研制了基于超材料的导弹天线罩，可以使穿过导弹天线罩的电磁波不产生有效折射，有效提高导弹打击精度。

　　用于制作光学透镜的超材料，可以制作不受衍射极限限制的透镜、高定向性透镜以及高分辨能力的平板型光学透镜。其中不受衍射极限限制的透镜主要应用于微量污染物质探测、医学诊断成像、单分子探测等领域；高定向性透镜主要应用于透镜天线、小型化相控阵天线、超分辨率成像系统等领域；高分辨能力的平板型光学透镜主要应用于集成电路的光学引导原件等领域。2012年，美国密西根大学完成一种新型超材料透镜研究，可用于观察尺寸小于100纳米的物体，且在从红外光到可见光和紫外光的频谱范围内工作性能良好。

　　超材料的重要意义不仅体现在几类主要的人工材料上，最主要的是它提供了一种全新的思维方法—人们可以在不违背物理学基本规律的前提下，获得与自然界中的物质具有迥然不同的超常物理性质的“新物质”。“一代材料，一代装备”，创新材料的诞生及发展必将会催生出新的武器装备与作战样式。诞生不久就受到全世界拥趸的“超级材料”能否成为下一个新材料传奇？不禁令人无限地遐想和期待。

　　石墨烯是已知的最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎完全透明，质轻且具有良好的柔韧性和超强的导电、导热性，在微电子、光电子和新材料等高技术军事领域有巨大的应用潜能。欧美等发达国家投入了大量资金，重点开展石墨烯在超级计算机、高灵敏传感器、便携电子器件和先进防护材料等与国防密切相关领域的战略性开发，以期占据军事前沿技术的制高点。

　　计算机是武器火控系统的核心，其数据处理和存储能力决定着弹道计算和快速打击的精准度。石墨烯器件制成的计算机速度比硅基微处理器高1000倍达太赫兹，在装备设计制造模拟、战场模拟、核爆模拟以及情报分析有重要意义，另外石墨烯器件还具有尺寸小、耗能低、发热量少等特点。为此，美国国防高级研究计划局早已将开发尺寸更小、计算能力更快的石墨烯基微电子装置列入研究计划。

　　目前，石墨烯晶体管尚不能完全用于计算机，还需要深入研究克服数据开关、石墨烯的工业加工修饰等各项难题。2015年7月，以美国密歇根理工大学为首的研究团队在陆军研究实验室的支持下，通过将石墨烯与氮化硼纳米管杂化组合，创建了一种具有高开关比（比已有的石墨烯开关高几个数量级）的新型数字开关材料，为未来制造更快、更小的计算机提供了前提。2015年7月30日，西班牙AIMEN技术中心的研究人员报道了利用激光加工石墨烯的技术，单脉冲激光仅需几皮秒就能对石墨烯进行快速精确地切割、添加分子或外接官能团。另外，美国海军研究实验室的科学家也利用氢化处理技术使石墨烯获得磁性，该技术可通过调节氢原子的数量改变磁场强度，在微电子领域有大规模制备磁性石墨烯的潜力。

　　石墨烯具有优异的光学性能，经加工还可获得高灵敏度的磁学、热学和力学特性，是制备新型轻薄传感器最有潜质的材料。

　　欧美等发达国家高度重视军用石墨烯传感器的研发。位于美国麻省理工学院的士兵纳米技术研究所把利用石墨烯技术开发具备高灵敏度、可调光谱选择性和快速响应特性的新一代红外夜视系统列为研究目标。2014年，美国密歇根大学研究者将石墨烯夹入镜片之间，构建了一种能捕捉可见光和红外线的传感器。镜片可做成比手指甲更小，结合于隐形眼镜中，未来这种智能隐形眼镜应用于士兵可获得夜视能力。2015年7月，国防高级研究计划局和陆军研究实验室资助美国东北大学制备了一种硼、氮、氧掺杂的石墨烯基二维材料，赋予了石墨烯热敏性和超感光性，有助于开发体积更小、携带灵活的红外热像仪和超灵敏光探测器。2015年8月，瑞士洛桑联邦理工学院的研究者宣称正在开发可拾获一个光子的石墨烯超感光探测器，这种探测器对从近红外到X射线的宽光谱范围都有响应，比常规的硅基光电探测器灵敏度高上千万倍，可用于军用夜视系统、太空望远镜，乃至光量子计算机。

　　石墨烯具有优越的力学性能，在抗弹防护方面具有广泛的应用前景。2014年，美国莱斯大学在国防威胁降低局的支持下进行了石墨烯抗冲击研究，发现石墨烯受到硅石球高速冲击时能迅速分散冲击力，吸收入射能量的能力比钢强十倍，是凯芙拉纤维的两倍。将石墨烯与其它轻质高强材料复合，有望获得高性能轻型装甲系统。2015年5月，意大利特伦托大学的研究人员发现石墨烯能显著增强蜘蛛丝的强度，复合丝可达天然蛛丝强度的3.5倍，是单兵防弹衣的高性能材料。

　　鉴于石墨烯的轻质高强特性和热、电性质，石墨烯还可用于隐身防护领域。2013年，美国加州大学制备了石墨烯基红外隐身涂层，通过改变反射光的波长来实现红外隐身。这种材料可大面积涂覆于结构和平台表面，实现军事伪装。另外，欧洲防务局于2015年6月举行专题研讨会，聚焦石墨烯在复合材料防护体系和自适应伪装涂层方面的应用潜力。

　　据悉，一种高性能超级电容器电极材料--氮掺杂有序介孔石墨烯。该材料具有极佳的电化学储能特性，可用作电动车的“超强电池”。超级电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种电化学储能装置。由于具有功率密度高、循环寿命长、安全可靠等特点，现已广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域。如何让超级电容器兼具高功率、高能量，长期以来科学家并没有找到理想材料。

　　石墨烯已成为军事尖端技术所依托的明星材料，其成果一旦商业化，将给军事装备和民用产品带来巨大变革，如石墨烯基超级计算机、微型红外夜视镜、超灵敏探测器和超薄可折叠显示屏等。

　　古语云：“不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。”千里之路需要一步步走出来，这里强调的是累积的重要性。说到累积，这里让人想到一项技术：3D打印。这是一项特殊的技术，与传统的“减材制造”不同，它是一种“增材制造”法，就是把材料逐层的叠加，从底层到上层，这样逐层的制造、逐层增材，慢慢会成为一个3D打印的成品。

　　当今时代，“3D打印技术”成了科技新闻报道中的高频词汇，甚至被英国《经济学人》杂志预测为“将推动新一轮工业革命的来临”。因其数字化、智能化的先进“复制”能力而备受青睐，这项技术在被民用化的同时，也逐渐成为国防和军工领域备受欢迎的“新贵”。

　　3D打印技术已运用于军事和航空航天领域，造价高昂的战斗机、舰载机等也都能通过“打印”出炉了。那么，3D打印在各国军工领域都帮了什么忙呢？

　　美国俄克拉荷马州的Tinker空军基地是Oklahoma市空军后勤中心（OC-ALC）的所在地，同时也是美国空军装备司令部（AFMC）的飞机、发动机、导弹、软件和航空电子设备的管理和维护中心。它的职责就是，管理着美国各个军事舰队的飞机和技术的开发，包括各种配套组件、开发作战飞机程序、测试设备和工业自动化软件等，简单来说，任何军事飞机或者与军事飞机相关的东西，空军后勤中心都有责任确保它继续飞行或者安全。

　　为维护飞机和提高飞机的战斗力，如今美国空军和OC-ALC正在开发一项战略计划：将把3D打印技术纳入其当前的空中力量，维持任务的每一方面。OC-ALC欲利用3D打印技术优化工作流程，包括增材制造飞机发动机零部件和3D打印由第76软件维护组设计的现代电子元器件。

　　其实，OC-ALC的计划只是美国空军数个物流综合体中正在开发类似计划中的一个，除此之外，美国还拥有包括乔治亚州的Robins空军基地和犹他州的Hill空军基地等。每个基地都将开发针对综合体的计划，将3D打印技术融入其飞机维护和开发能力中。增材制造技术的纳入，对后勤运营将产生巨大的作用，可大大提高整个军事基地维护飞机的能力。

　　2014年1月，一架采用了3D打印技术生产的零件的“狂风”（或译为“旋风”）战斗机完成试飞，并被英媒认为是航空制造领域大规模使用3D打印技术的标志性事件。英国航空航天系统公司指出，成功试飞的飞机的3D打印部件包括驾驶舱无线电防护罩、起落架防护装置以及进气口支架。这些部件均在英国皇家空军一个军事基地生产和组装，该公司称，这是装配3D打印部件的战斗机首次试飞成功。

　　这些3D打印的零部件制造成本很低，有的甚至低于100英镑（1英镑约合1.64美元）。在维修和更换部件方面，3D打印技术有望在未来4年内为英国皇家空军节省120万英镑。此外，3D打印技术使这些零部件的生产地点不再受到限制，如果把这些3D打印机送到前线，直接进行零部件的加工和维修，将会大大提高英国空军的作战能力。

　　说起韩国，这个在军事上几乎不被人重视的国家，在3D打印方面也是有所作为的。今年6月份，韩国空军使用的F-15K战机发动机遭到损坏，其发动机上的钛合金的涡轮护罩与钴合金的空气密封件需要修复，他们想要找到一种既耐久又可靠的方法使部件升级的同时，又不牺牲任何质量。

　　这次维修，韩国空军选择使用3D打印技术，为此他们找到了德国3D打印机制造商利用专门的DMT技术很快就完成了对发动机护罩和密封件的修复工作。DMT技术的工作原理主要是用高功率激光熔化金属粉末，被认为是最新和最具前景的3D打印技术之一，几乎能够立即修复好韩国军机的部件。

　　操作过程中，金属粉末被连续馈送到3D打印机中，并被激光均匀熔化，然后再重新冷却为固体，DMT技术保证不会出现泄露故障，3D打印部件也能够提供卓越的机械性能，因此，3D打印将韩国主力战机F-15K时刻保持在最佳状态，可以有足够的信心随时面对像朝鲜这样一个令人精神紧张的对手。

　　说起俄罗斯的军事实力，几乎妇孺皆知，由于继承了前苏联的70%的军事实力，所以其军工科技水平除了美国几乎无人能及。其3D打印技术实力也是不容忽视的。

　　今年6月份，《透视俄罗斯》曾报道，国营企业俄罗斯技术集团公司以3D打印技术制造出一架无人机样机，重3.8公斤，翼展2.4米，飞行时速可达100公里，续航能力1～1.5小时。该公司用两个半月的时间实现了从概念到原型机的飞跃，实际生产耗时仅为31小时，制造成本不到20万卢布。

　　这款无人机的独特之处在于，无需任何特殊起降场地，可在任意表面起降，不论雪地还是排水沟。在6000米高度飞行时的操控范围可达2500公里，有效载荷300公斤，可搭乘2～3名乘客或行李或者携带检测、监控设备。这款无人机的气垫可在飞行模式下进行回收，可用于向难以抵达的灾区运送物质，也可用于军事行动，例如搭载小型制导导弹、高精度炸弹等进攻性武器，还可执行侦查任务。

　　3D打印技术对于国防、航空等重点领域高端复杂精细结构关键零部件的制造起到了很大作用，为其提供了应用的支撑平台。我国在这一领域并不落后于其他发达国家，相反，在一些高精尖的军工领域甚至还处于领先地位。

　　其中，2015年9月3日纪念抗战胜利70周年的大阅兵上展示的国产战机中，就有一部分飞机的零部件采用了3D打印技术。

　　2016年，中国曾对外宣布一项关于国产大型客机C919的一个制造细节：该客机部件采用了激光成型件加工中央翼线mm，最大变形量则小于0.8mm，整个力学性能通过飞机厂商的测试，其材料性能、结构性能、零件取样性能、大部段强度全部满足国产大型客机C919的设计要求，包括疲劳性能在内的综合性能，也优于传统的锻造技术。而且，3D打印出来的零部件强度一致性为2%，优于厂商5%的技术指标要求。

　　未来战争中，利用3D打印技术，无论是武器装备，还是军需物资，都可能实现“DIY”，即由作战人员在战地自助生产行动所需的装备物资。

　　众所周知，后勤补给是战场上最易受到攻击的薄弱环节，战斗机隐身涂层材料技术全解密5阿富汗战争期间，美军曾经动用了大量作战力量以确保补给畅通和保障人员安全，美军认为，如果当时使用了3D打印机与战场网络、无人驾驶运输直升机或者汽车相结合的话，就可以彻底解决这一问题，通过3D打印技术现场制造出能够满足实际所需的食品、药品和装备，从而实现其后勤保障的革命性变化。

　　可见，只要技术足够成熟，未来战场上需要的一切，3D打印几乎都能满足，有了这种“克隆”后勤物资的“移动兵工厂”，战时可快速补充作战消耗。

　　隐形涂料是涂料家族的神秘一员。它并不是科幻作品中的“隐身”，而是军事术语中指控制目标的可观测性或控制目标特征信号的技巧和技术的结合。目标特征信号是描述某种武器系统易被探测的一组特征，包括电磁（主要是雷达）、红外、可见光、声、烟雾和尾迹等6种特征信号。因为据统计，空战中飞机损失80～90%的原因是由于飞机被观测。降低平台特征信号，就降低了被探测、识别、跟踪的概率，因而可以提高生存能力。降低平台特征信号不仅仅是为了对付雷达探测，还包括降低被其它探测装置发现的可能性。隐身是通过增加敌人探测、跟踪、制导、控制和预测平台或武器在空间位置的难度，大幅度降低敌人获取信息的准确性和完整性，降低敌人成功地运用各种武器进行作战的机会和能力，以达到提高己方生存能力而采取的各种措施。

　　隐形涂料是用于飞机、军舰、坦克等装备外表，做反雷达探测及防止电磁波泄漏或干扰的一种材料，隐身材料与隐身设计有机结合，形成一门新技术，即隐身技术。隐身技术要求隐光、隐电、隐磁、隐声、隐红外，是一门综合技术。

　　隐身涂料按其功能可分为雷达隐身涂料、红外隐身涂料、可见光隐身涂料、激光隐身涂料、声纳隐身涂料和多功能隐身涂料。隐身涂层要求具有：较宽温度的化学稳定性；较好的频带特性；面密度小，重量轻；粘结强度高，耐一定的温度和不同环境变化。

　　雷达隐身材料是指能够吸收衰减入射的电磁波，并通过吸收剂的介电振荡、涡流以及磁致伸缩，将电磁能转化成热能而耗散掉或使电磁波因干扰而消失的一类材料。

　　雷达隐身涂料就要最大限度消除被雷达勘测到的可能性，雷达隐身技术的研究主要集中在结构设计和吸波材料两个方面。目前，应用于飞机吸波涂料比较多，如铁氧体吸波涂料价格低廉；羰基铁吸波涂料吸收能力强，但面密度大；陶瓷吸波涂料密度较低；放射性同位素吸波涂料涂层薄且轻、能承受高速空气动力等优点，是飞机用理想的吸波涂料；导电高分子吸波涂料涂层薄且易维护等。还有成为隐身涂料新亮点的纳米吸波涂料，以覆盖电磁波、微波和红外，并能增强腐蚀防护能力，耐候性好，涂装性能优异。

　　红外隐身的目的是降低或改变目标的红外辐射特征从而实现目标的低可探测性。通过改进结构设计和应用红外物理原理来衰减、吸收目标的红外辐射能量，可使红外探测设备难以探测到目标。

　　材料的红外辐射特性决定于材料的温度和发射率。红外隐身材料也可相应分为两类：控制发射率的材料和控制温度的材料。

　　红外隐身涂层具有低发射率，高反射率，在红外线辐射频段才有良好的隐身效果。

　　目前用于热红外隐身涂料配方中的填料大致分为如下几类：金属填料、着色填料、半导体填料等。

　　黏结剂分为有机和无机两大类，其中以有机黏结剂种类最多，目前可用于红外隐身涂层的黏结剂有氯化聚苯乙烯、丁基橡胶等。从发展趋势看，实用性能较大的是以聚乙烯为基本结构的改型聚合物。

　　红外隐身涂料工艺简单，施工方便，坚固耐用，成本低廉，是目前隐身涂料中最重要的品种。它是指用于减弱武器系统红外特征的信号已达到隐身技术要求的特殊功能涂料，其主要针对红外热像仪的侦查，旨在降低飞机在红外波段的亮度，掩饰或变形装备在红外热像仪中的形状，降低其被发现和识别的概率。红外隐身涂料的主体树脂是单组分橡胶树脂，其与过氯乙烯涂料、环氧铁红底漆、聚氨酯涂料具有良好的配套性。

　　20世纪80年代以来，隐身技术特别是雷达和红外隐身技术的发展已经达到了一个很高的水平。如美国研制开发的低可探测飞机（LowObservableAircraft）F-117隐身攻击机，B-2隐身轰炸机在雷达隐身和红外隐身方面已经做得非常好了。

　　激光隐身过程与雷达隐身过程相类似，主要是降低目标表面的反射系数，减小激光探测器的回波功率，降低激光探测器的性能，使敌方不能或难以进行激光探测，以达到激光隐身的目的。

　　从微观能量上看，物质对激光的吸收过程是物质与电磁波的作用过程，在此过程中，光子的能量转化为电子的动能、势能，或分子（原子）的振动能和转动能。

　　实现激光隐身技术的途径主要有外形技术和材料技术，其中外形技术是通过目标的非常规外形设计降低其雷达散射截面（LRCS）；而材料技术是采用能吸收激光的材料或在表面上涂覆吸波涂层使其对激光的吸收率大，反射率小，以达到隐身的目的。因为外形设计只能散射30%左右的雷达波，且很难找到LRCS与气动力学俱佳的外形，因此要彻底解决隐身问题，还是要靠隐身材料来实现。

　　激光隐身材料主要包括激光吸收材料、导光材料、透射材料三大类型。其中透射材料是让激光透过目标表面而无反射。从原理上，透光材料后应有激光光束终止介质，否则仍有反射或散射激光存在。导光材料是使入射到目标表面的激光能够通过某些渠道传输到其它方向去，以减少直接反射回波。这两种隐身功能材料作为激光隐身材料，实现难度较大。

　　随着多波段探测和制导技术的不断发展，隐身技术对涂料的要求除了红外与雷达外，还应包括涂料的可见光性、激光波吸收性能等。

　　因此，探索新技术、新方法、积极开展新的隐身机理和新型多功能隐身材料的研究，特别是新型涂敷行多功能、多频谱兼容的隐身材料是新的研究热点和难点。

　　可见光隐身涂料又称视频隐身技术，弥补了雷达隐身和红外隐身的不足，它针对人的目视、照相、摄像等观测手段而采取的隐身技术，其目的是降低飞机本身的目标特征，较少目标与背景之间的亮度、色度和运动的对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以降低可见光探测系统发现目标的概率。可见光隐身涂料通常采用迷彩的方法使飞机隐身，如保护迷彩、仿造迷彩、变形迷彩。一种可见光隐身是伪装遮障，遮障可模拟背景的电磁波辐射特性，使目标得以遮蔽并与背景相融合，是固定目标和运动目标停留时最主要手段，而迷彩涂料是这种技术应用的重要组成。总而言之，可见光隐身涂料应用广泛，使用方便、经济，是飞机隐身涂料发展中比较成熟的技术。

　　由于当前多模复合制导技术的不断发展以及探测手段的日益多样性，战场武器装备可能同时面临雷达、红外、激光以及可见光等探测手段的威胁，因此多波段复合隐身材料的发展很早就受到了专家以及相关研究者的关注和重视。如何使涂层在几个波段彼此兼容，将是今后主要研究方向之一。

　　近年来，纳米吸波涂料成为隐身涂料新的亮点。它是一种极具发展前景的涂料，其一般由无机纳米材料与有机高分子材料复合，通过精细控制无机纳米粒子均匀分散在高聚物基体中，以制备性能更加优异的新型涂料。其机械性能好，面密度低，是高效的宽频带吸波涂料，可以覆盖电磁波、微波和红外线。它能增强腐蚀防护能力，耐候性好，涂装性能优异。基于以上优点，各国竞相在此领域投入人力、物力开发研制。其隐身原理为：

　　（1）纳米材料的界面组元所占比例大，纳米颗粒表面原子比例高，不饱和键和悬挂键增多，大量悬挂键的存在使界面极化，吸收频带展宽。

　　（2）纳米微粒尺寸小，比表面积大，界面极化与多重散射成为纳米材料重要的吸波机制。纳米材料量子尺寸效应使电子能级分裂，分裂的能级间隔处于微波的能量范围内，为纳米材料创造了新的吸波通道。

　　（3）纳米材料中的原子和电子在微波场中的辐照，材料的原子和电子运动加剧，促使磁化，使电磁能转化为热能，增加了对电磁波的吸收，使电磁能转化为热能的效率增加，从而提高了对电磁波的吸收性能。

　　（4）纳米隐身材料具有厚度薄、质量轻、吸收频带宽、兼容性好等特点。加入纳米材料的隐身涂料，具有吸波能力强、密度小、可实现薄层涂装的优点，还具有高的力学性能、良好的环境稳定性和理化性能。

　　（5）由于纳米微粒具有较高的矫顽力，可引起大的磁滞损耗，有利于将吸收的雷达波等转换成其它形式的能量（热能、电能或机械能）而消耗掉。

　　手性是指一种物质与其镜像不存在几何对称性，且不能通过任何操作使其与镜像重合。手性吸波涂料是近年来开发的新型吸波材料。它与一般吸波涂料相比，具有吸波频率高、吸收频带宽的优点，并可以通过调节旋波参量来改善吸波特性，在提高吸波性能，扩展吸波带方面具有很大潜能。

　　这种材料是近几年才发展起来的，由于其结构多样化、高度低和独特的物理、化学特性，因而引起科学界的广泛重视。将导电高聚物与无机磁损耗物质或超微粒子复合，可望发展成为一种新型的轻质宽频带微波吸收材料。

　　等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种物质形态，被称为物质第四态。等离子体之所以有隐身功能，是因为它对雷达波具有折射与吸收作用。

　　原理：利用电磁波与等离子体互相作用的特性来实现，其中等离子体频率起着重要的作用。等离子体频率指等离子体电子的集体振荡频率，频率的大小代表等离子体对电中性破坏反应的快慢，它是等离子体的重要特征。若等离子体频率大于入射电磁波频率，则电磁波不会进入等离子体。此时，等离子体反射电磁波，外来电磁波仅进入均匀等离子体约2mm，其能量的86％就被反射掉了。但是当等离子体频率小于入射电磁波频率时，电磁波不会被等离于体截止，能够进入等离子体并在其中传播，在传播过程中。部分能量传给等离子体中的带电粒子，被带电粒子吸收，而自身能量逐渐衰减。

　　等离子体隐身技术与已广泛应用于外形和材料隐身技术，其具有很多优点：吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好、使用简便、使用时间长、价格便宜；无须改变飞机的外形设计，不影响飞行器的飞行性能；由于没有吸波材料和涂层，大大降低了维护费用。此外，俄罗斯进行的风洞试验表明，利用等离于体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力30％以上。但是，利用等离子体技术实现兵器隐身也存在着相当的难度和问题。

　　军事探测和制导技术的发展促使了隐身材料的发展，从最早的可见光隐身材料到现在的激光隐身材料，隐身材料的研究和发展一直没有间断过。无论哪种隐身材料，今后的发展趋势都向着质轻、带宽、高效、耐久的方向发展。而且，随着多模技术的发展，传统具有单一隐身功能的材料已经无法同时躲避多种探测手段的围攻，因此多波段兼容的隐身材料也是未来的发展趋势。

　　随着科学研究的不断深入，新的隐身涂料将不断问世。由于高度的军事敏感性和技术保密性，使得隐身涂料的发展与应用处于迷雾中，同时，各种反隐身技术和手段正在积极发展之中。隐身和反隐身技术的竞争必将成为新世纪军事斗争的亮点。

　　现代战争的对抗程度空前激烈。远程攻击、战场流弹、预置破片等高性能武器爆炸形成的全方位、立体式、高密度的破片袭击造成严重的车辆损坏和人员伤亡。为适应现代战争模式的转变，对军用车辆防护水平要求越来越高，研究军用车辆装甲防护技术，提高军用车辆战场防护水平尤为重要。

　　装甲防护材料性能及应用国内外装备装甲防护材料主要有防弹玻璃、防弹钢板、防弹陶瓷、防弹高强玻纤、防弹芳纶纤维、防弹PE纤维等。

　　该方法是多层浮法玻璃中间用聚乙烯醇缩丁醛中间膜粘结并经高温高压处理使它们复合在一起而成为一透明整体，形成具有防弹能力的玻璃。这种防弹玻璃的优点是光学性能非常优秀，并表现出良好的抗冲击性能，同时耐环境稳定性好、不易老化、寿命长、成本较低、容易维护；缺点是体积质量大，适合安装于固定的场所使用。

　　这种防弹玻璃有两种形式，一种是在一层夹层玻璃的后面放置一层有机透明板材，夹层玻璃置于有机透明板之前作为着弹层，这是叠加方式。另一种是玻璃与聚碳酸脂板、（PC板）直接复合为防弹玻璃，粘接材料为聚氨脂膜（PU膜），生产工艺方法与PVB夹层法类似。上述两种方法由于使用了较多的有机材料，与PVB玻璃相比有以下特点：

　　第一，体积质量小，在相同厚度或相同质量的情况下防弹能力强；第二，该种防弹玻璃在受到枪击时只要不被子弹穿透就不会有飞溅物产生；第三，有机材料的刚性远不及玻璃。由于有机材料的热膨胀系数与玻璃不同，易产生变形，光学性能也不易控制；第四，有机材料直接暴露于大气中易被老化，材料表面硬度低，极易被划伤，因此使用寿命较短。此外，这种防弹玻璃的成本非常高，一般在车辆、船舶、飞机上使用。

　　军用车辆宜选用夹层玻璃与有机透明板复合而成的防弹防暴玻璃，它是由优质安全玻璃与进口高强度PC板（抗冲击强度为玻璃的250倍的聚碳酸脂）通过PVB胶片（聚乙烯醇缩丁醛中间膜）采用高压聚合而成。质量只是普通防弹玻璃的65%,并且具有很强的抗冲击性、阻燃性、透光性好和无飞溅物等特点。该种防弹玻璃价格适中，易被一般用户采纳，使用寿命长，可与建筑物或车辆等长久共存。

　　金属防弹材料（包括防弹钢、铝合金、钛合金等）从过去到现在一直广泛应用于军用（坦克、装甲车等）和民用防护（运钞车、武警、公安防爆车及防弹轿车）领域，且随着武器弹药对装甲防护材料的抗侵彻能力、抗冲击能力和抗崩落能力的要求的提高，金属防弹材料从普通钢装甲发展到高硬度钢装甲、双硬度钢复合装甲、乃至钛合金装甲，防护能力不断提高。装甲钢材料主要为Cr2Ni2Mo合金系列装甲钢，其通过调整碳含量来改变装甲钢板的硬度，将装甲钢板以硬度值HRC50分类，24C、28C、30C的硬度小于或等于HRC50,属于高硬度装甲钢；39C和44C的硬度大于HRC50,属于超高硬度装甲钢。

　　用于防轻型机枪的防弹板有两大类：一类为热轧板材，以SSAB公司的DomexProtect（Defend）250和300为代表。这类钢板的抗拉强度为900～1000MPa,综合性能好，板厚3.0～3.2mm,其冷加工性、冷弯性能（d=2a180℃不开裂）、可焊性等性能良好。另一类为热处理钢板，是通过对热轧板进行淬火、回火热处理来提高强度以满足其防弹要求。瑞典的DomexProtect（Defend）500是其典型牌号之一。其抗拉强度大于1500MPa,用于防轻型冲锋枪时，其厚度可减至2.4～2.6mm;防56式冲锋枪时其厚度为4.5mm.冷弯半径需大于18mm,同样具有良好的可焊性。这类钢是将微合金化的C-Mn钢。通过控轧或热处理来获得上述性能的。冶炼时尽可能降低P、S和O含量，降低夹杂物，以保持钢的可加工性。

　　传统金属装甲材料如钢板密度大，大杀伤力及爆炸力强武器要求装甲必须达到一定厚度，而使用过厚过重的钢板装甲，对于车辆、船舶、飞机来说就必须牺牲其有效载荷。同时过重的装甲材料使其不易操纵、减小灵活性并增加了发动机的故障率。

　　1918年，人们发现在金属表面覆盖一层薄而硬的搪瓷，便可提高其抗弹性能，故该技术一战期间用于坦克。60年代以后采用A12O3陶瓷面板装甲与铝或玻璃钢背板粘结制成复合防护装甲，可防高速弹丸的侵彻，后来又陆续出现了B4C、SiC、Si3N4等陶瓷装甲材料。

　　陶瓷是一种脆性材料，在收到冲击时容易破碎，通常不单独做成防护装甲，而是与金属和其它纤维材料一起做成复合装甲；复合装甲中使用的陶瓷通常被改成陶瓷块，使得当某块陶瓷被弹体击碎时，其它陶瓷块还仍然有效。

　　陶瓷材料主要应用于以对付中、大口径长杆穿甲弹为首要目标的装甲系统，这些弹药主要采用烧蚀破坏机理，另外也应用于防弹背心，陶瓷与复合背面材料结合使用提供要求的防护能力。

　　工程应用中，陶瓷复合装甲广泛用在坦克、装甲车等装备的防护装甲上。但陶瓷材料塑性差、断裂强度低、易产生脆性断裂，且不能二次防弹，此外，其成型尺寸较小、生产效率低，且因其具有极高的硬度和脆性，二次成型加工十分困难，特别是成型孔的加工尤其困难，因而制备成本高，使用局限性较大。

　　目前，用于防弹的三大陶瓷材料是氧化铝（Al2O3）、碳化硅（SiC）和碳化硼（B4C）。氧化铝因其成本低而在防弹上得到更广泛的应用，但其防弹等级最低、密度也最大；碳化硼防弹性能最好、密度最小，但其价格最为昂贵，20世纪60年代就最先用来作为设计防弹背心的材料；碳化硅陶瓷材料在成本、防弹性能和密度指标方面均介于二者之间。因而最有可能成为氧化铝防弹陶瓷的升级换代产品。

　　早在二战期间，美国已开始进行玻璃钢装甲的研究，并成功研制了玻纤/聚酯装甲材料。随着S-2高强玻璃纤维的出现，高性能玻璃纤维复合材料作为较廉价的抗弹装甲材料，成为第一代复合装甲材料。其抗弹能力可达到钢的3倍以上。前苏联用玻璃钢复合装甲装备T-72和T-80坦克，其复合装甲结构为：钢+钢+玻璃钢+钢+内衬的5层结构，这种复合装甲可以吸收动能弹的大量能量。德国的布洛姆-福斯公司也研制了类似的结构系列，并已装在德国陆军和丹麦陆军的“豹”1A3主战坦克上，它的防护能力达到焊接炮塔的“豹”1A4主战坦克的水平。美国陆军材料与力学研究中心（AMMRC）用高强玻纤复合材料制造履带和轮式车辆的结构装甲，如美国联合防务公司的“布雷德利”复合装甲型步兵战车就采用了S-2型高强玻璃纤维和聚酯树脂模压工艺制备的结构复合材料。玻璃钢还被用于武装直升飞机、运输机和通讯联络直升机的复合装甲结构材料。

　　高强玻纤最早由美国欧文斯-康宁（OC）公司开发研制，其兼具优异的抗弹性能、降噪和特征信号低等优点，能有效提高装备的生存能力和快速反应机动性能，其优异的性价比更是其在装甲防护领域具有举足轻重的作用。玻璃纤维复合材料本身的结构强度也非常好，而且生产工艺简单、成本低廉，越来越多地作为结构/功能一体化材料用于装甲车体及结构件。国内南京玻纤院中材科技等企业已实现高强玻纤的工业化生产，独立自主开发并规模化工业生产中HS2号和HS4号系列高强玻纤，其中HS4高强玻纤产品性能接近或达到美国S-2玻纤，其制品有SW220和SW360缎纹高强度玻璃纤维布。

　　美国首先将芳纶复合材料制成防弹头盔和防弹衣，接着又将芳纶纤维层压板与陶瓷或钢板复合，用作坦克装甲，如美国MI主战坦克采用“钢+Kevlar+钢”型的复合装甲，它能防中子弹以及防破甲厚度约700mm的反坦克导弹，还能减少因被破甲弹击中而在驾驶舱内形成的瞬时压力效应。美国M113装甲人员输送车内部结构的关键部位也装备了Kevlar衬层，可对破甲弹、穿甲弹和杀伤弹的冲击和侵彻提供后效装甲防护。美国的V22Osprey军用机和军用直升飞机使用的防弹复合材料背板与陶瓷面板组成的复合装甲是直升飞机最理想的轻质装甲。

　　超高分子量聚乙烯纤维复合材料（荷兰和美国的商品名分别为Dyneema和Spectra）是具有优异综合性能的高性能纤维，其特点是高强度、高模量、低伸长以及比水还轻的低密度，具有优良的耐腐蚀性、耐紫外线能力和抗切割、耐磨性，而且吸湿小，不受环境影响，加之其氢原子含量高，因而防中子和防γ射线性能优良。

　　Dyneema的防弹板主要用作车辆、坦克、飞机、直升飞机和舰船的要害部位等。

　　新材料又称先进材料，是指新近研究成功的和正在研制中的具有优异特性和功能，能满足高技术需求的新型材料。军用新材料是新一代武器装备的物质基础，也是当今世界军事领域的关键技术。而军用新材料技术则是用于军事领域的新材料技术，是现代精良武器装备的关键，是军用高技术的重要组成部分。

　　军用新材料按其用途可分为结构材料和功能材料两大类，主要应用于航空工业、航天工业、兵器工业和船舰工业中。

　　铝合金一直是军事工业中应用最广泛的金属结构材料。铝合金具有密度低、强度高、加工性能好等特点，作为结构材料，因其加工性能优良，可制成各种截面的型材、管材、高筋板材等，以充分发挥材料的潜力，提高构件刚、强度。所以，铝合金是武器轻量化首选的轻质结构材料。

　　铝合金在航空工业中主要用于制造飞机的蒙皮、隔框、长梁和珩条等；在航天工业中，铝合金是运载火箭和宇宙飞行器结构件的重要材料，在兵器领域，铝合金已成功地用于步兵战车和装甲运输车上，最近研制的榴弹炮炮架也大量采用了新型铝合金材料。

　　近年来，铝合金在航空航天业中的用量有所减少，但它仍是军事工业中主要的结构材料之一。铝合金的发展趋势是追求高纯、高强、高韧和耐高温，在军事工业中应用的铝合金主要有铝锂合金、铝铜合金（2000系列）和铝锌镁合金（7000系列）。

　　新型铝锂合金应用于航空工业中，预测飞机重量将下降8～15%；铝锂合金同样也将成为航天飞行器和薄壁导弹壳体的候选结构材料。随着航空航天业的迅速发展，铝锂合金的研究重点仍然是解决厚度方向的韧性差和降低成本的问题。

　　镁合金作为最轻的工程金属材料，具有比重轻、比强度及比刚度高、阻尼性及导热性好，电磁屏蔽能力强、以及减振性好等一系列独特的性质，极大的满足了航空航天、现代武器装备等军工领域的需求。

　　镁合金在军工装备上有诸多应用，如坦克座椅骨架、车长镜、炮长镜、变速箱箱体、发动机机滤座、 顺盈注册，进出水管、空气分配器座、机油泵壳体、水泵壳体、机油热交换器、机油滤清器壳体、气门室罩、呼吸器等车辆零部件；战术防空导弹的支座舱段与副翼蒙皮、壁板、加强框、舵板、隔框等弹箭零部件；歼击机、轰炸机、直升机、运输机、机载雷达、地空导弹、运载火箭、人造卫星等飞船飞行器构件。镁合金重量轻、比强度和刚度好、减振性能好、电磁干扰、屏蔽能力强等特点能满足军工产品对减重、吸噪、减震、防辐射的要求。在航空航天和国防建设中占有十分重要的地位，是飞行器，卫星，导弹，以及战斗机和战车等武器装备所需的关键结构材料。

　　钛合金具有较高的抗拉强度（441～1470MPa），较低的密度（4.5g/cm3），优良的抗腐蚀性能和在300～550℃温度下有一定的高温持久强度和很好的低温冲击韧性，是一种理想的轻质结构材料。钛合金具有超塑性的功能特点，采用超塑成形－扩散连接技术，可以以很少的能量消耗和材料消耗将合金制成形状复杂和尺寸精密的制品。

　　钛合金在航空工业中的应用主要是制作飞机的机身结构件、起落架、支撑梁、发动机压气机盘、叶片和接头等；在航天工业中，钛合金主要用来制作承力构件、框架、气瓶、压力容器、涡轮泵壳、固体火箭发动机壳体及喷管等零部件。50年代初，在一些军用飞机上开始使用工业纯钛制造后机身的隔热板、机尾罩、减速板等结构件；60年代，钛合金在飞机结构上的应用扩大到襟翼滑轧、承力隔框、起落架梁等主要受力结构中；70年代以来，钛合金在军用飞机和发动机中的用量迅速增加，从战斗机扩大到军用大型轰炸机和运输机，它在F14和F15飞机上的用量占结构重量的25%，在F100和TF39发动机上的用量分别达到25%和33%；80年代以后，钛合金材料和工艺技术达到了进一步发展，一架B1B飞机需要90402公斤钛材。现有的航空航天用钛合金中，应用最广泛的是多用途的a+b型Ti-6Al-4V合金。近年来，西方和俄罗斯相继研究出两种新型钛合金，它们分别是高强高韧可焊及成形性良好的钛合金和高温高强阻燃钛合金，这两种先进钛合金在未来的航空航天业中具有良好的应用前景。

　　随着现代战争的发展，陆军部队需求具有威力大、射程远、精度高、有快速反应能力的多功能的先进加榴炮系统。先进加榴炮系统的关键技术之一是新材料技术。自行火炮炮塔、构件、轻金属装甲车用材料的轻量化是武器发展的必然趋势。在保证动态与防护的前提下，钛合金在陆军武器上有着广泛的应用。155火炮制退器采用钛合金后不仅可以减轻重量，还可以减少火炮身管因重力引起的变形，有效地提高了射击精度；在主战坦克及直升机－反坦克多用途导弹上的一些形状复杂的构件可用钛合金制造，这既能满足产品的性能要求又可减少部件的加工费用。

　　在过去相当长的时间里，钛合金由于制造成本昂贵，应用受到了极大的限制。近年来，世界各国正在积极开发低成本的钛合金，在降低成本的同时，还要提高钛合金的性能。在我国，钛合金的制造成本还比较高，随着钛合金用量的逐渐增大，寻求较低的制造成本是发展钛合金的必然趋势。

　　先进复合材料是比通用复合材料有更高综合性能的新型材料，它包括树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料等，它在军事工业的发展中起着举足轻重的作用。先进复合材料具有高的比强度、高的比模量、耐烧蚀、抗侵蚀、抗核、抗粒子云、透波、吸波、隐身、抗高速撞击等一系列优点，是国防工业发展中最重要的一类工程材料。

　　树脂基复合材料具有良好的成形工艺性、高的比强度、高的比模量、低的密度、抗疲劳性、减震性、耐化学腐蚀性、良好的介电性能、较低的热导率等特点，广泛应用于军事工业中。树脂基复合材料可分为热固性和热塑性两类。热固性树脂基复合材料是以各种热固性树脂为基体，加入各种增强纤维复合而成的一类复合材料；而热塑性树脂则是一类线性高分子化合物，它可以溶解在溶剂中，也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体，冷却后硬化成为固体。树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道；在航天领域，树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料，而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体，也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。近年来研制的新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强，微波介电性能佳，尺寸稳定性好等优点，广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线金属基复合材料

　　金属基复合材料具有高的比强度、高的比模量、良好的高温性能、低的热膨胀系数、良好的尺寸稳定性、优异的导电导热性在军事工业中得到了广泛的应用。铝、镁、钛是金属基复合材料的主要基体，而增强材料一般可分为纤维、颗粒和晶须三类，其中颗粒增强铝基复合材料已进入型号验证，如用于F－16战斗机作为腹鳍代替铝合金，其刚度和寿命大幅度提高。碳纤维增强铝、镁基复合材料在具有高比强度的同时，还有接近于零的热膨胀系数和良好的尺寸稳定性，成功地用于制作人造卫星支架、L频带平面天线、空间望远镜、人造卫星抛物面天线等；碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有良好的高温性能和抗磨损的特点，可用于制作火箭、导弹构件，红外及激光制导系统构件，精密航空电子器件等；碳化硅纤维增强钛基复合材料具有良好的耐高温和抗氧化性能，是高推重比发动机的理想结构材料，目前已进入先进发动机的试车阶段。在兵器工业领域，金属基复合材料可用于大口径尾翼稳定脱壳穿甲弹弹托，反直升机/反坦克多用途导弹固体发动机壳体等零部件，以此来减轻战斗部重量，提高作战能力。

　　陶瓷基复合材料是以纤维、晶须或颗粒为增强体，与陶瓷基体通过一定的复合工艺结合在一起组成的材料的总称，由此可见，陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相组元构成的多相材料，它克服了陶瓷材料固有的脆性，已成为当前材料科学研究中最为活跃的一个方面。陶瓷基复合材料具有密度低、比强度高、热机械性能和抗热震冲击性能好的特点，是未来军事工业发展的关键支撑材料之一。陶瓷材料的高温性能虽好，但其脆性大。改善陶瓷材料脆性的方法包括相变增韧、微裂纹增韧、弥散金属增韧和连续纤维增韧等。陶瓷基复合材料主要用于制作飞机燃气涡轮发动机喷嘴阀，它在提高发动机的推重比和降低燃料消耗方面具有重要的作用。

　　碳－碳复合材料是由碳纤维增强剂与碳基体组成的复合材料。碳－碳复合材料具有比强度高、抗热震性好、耐烧蚀性强、性能可设计等一系列优点。碳－碳复合材料的发展是和航空航天技术所提出的苛刻要求紧密相关。80年代以来，碳－碳复合材料的研究进入了提高性能和扩大应用的阶段。在军事工业中，碳－碳复合材料最引人注目的应用是航天飞机的抗氧化碳－碳鼻锥帽和机翼前缘，用量最大的碳－碳产品是超音速飞机的刹车片。碳－碳复合材料在宇航方面主要用作烧蚀材料和热结构材料，具体而言，它是用作洲际导弹弹头的鼻锥帽、固体火箭喷管和航天飞机的机翼前缘。目前先进的碳－碳喷管材料密度为1.87～1.97g/cm3，环向拉伸强度为75～115兆帕。近期研制的远程洲际导弹端头帽几乎都采用了碳－碳复合材料。

　　随着现代航空技术的发展，飞机装载质量不断增加，飞行着陆速度不断提高，对飞机的紧急制动提出了更高的要求。碳－碳复合材料质量轻、耐高温、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作刹车片广泛用于高速军用飞机中。

　　超高强度钢是屈服强度和抗拉强度分别超过1200兆帕和1400兆帕的钢，它是为了满足飞机结构上要求高比强度的材料而研究和开发的。超高强度钢大量用于制造火箭发射压容器和一些常规武器。由于钛合金和复合材料在飞机上应用的扩大，钢在飞机上用量有所减少，但是飞机上的关键承力构件仍采用超高强度钢制造。目前，在国际上有代表性的低合金超高强度钢300M，是典型的飞机起落架用钢。此外，低合金超高强度钢D6AC是典型的固体火箭发动机壳体材料。超高强度钢的发展趋势是在保证超高强度的同时，不断提高韧性和抗应力腐蚀能力。

　　高温合金是航空航天动力系统的关键材料。高温合金是在600～1200℃高温下能承受一定应力并具有抗氧化和抗腐蚀能力的合金，它是航空航天发动机涡轮盘的首选材料。按照基体组元的不同，高温合金分为铁基、镍基和钴基三大类。发动机涡轮盘在60年代前一直是用锻造高温合金制造，典型的牌号有A286和Inconel718。70年代，美国GE公司采用快速凝固粉末Rene95合金制作了CFM56发动机涡轮盘，大大增加了它的推重比，使用温度显著提高。从此，粉末冶金涡轮盘得以迅速发展。最近美国采用喷射沉积快速凝固工艺制造的高温合金涡轮盘，与粉末高温合金相比，工序简单，成本降低，具有良好的锻造加工性能，是一种有极大发展潜力的制备技术。

　　钨的熔点在金属中最高，其突出的优点是高熔点带来材料良好的高温强度与耐蚀性，在军事工业特别是武器制造方面表现出了优异的特性。在兵器工业中它主要用于制作各种穿甲弹的战斗部。钨合金通过粉末预处理技术和大变形强化技术，细化了材料的晶粒，拉长了晶粒的取向，以此提高材料的强韧性和侵彻威力。我国研制的主战坦克125Ⅱ型穿甲弹钨芯材料为W-Ni-Fe，采用变密度压坯烧结工艺，平均性能达到抗拉强度1200兆帕，延伸率为15%以上，战技指标为2000米距离击穿600毫米厚均质钢装甲。目前钨合金广泛应用于主战坦克大长径比穿甲弹、中小口径防空穿甲弹和超高速动能穿甲弹用弹芯材料，这使各种穿甲弹具有更为强大的击穿威力。

　　金属间化合物具有长程有序的超点阵结构，保持很强的金属键结合，使它们具有许多特殊的理化性质和力学性能。金属间化合物具有优异的热强性，近年来已成为国内外积极研究的重要的新型高温结构材料。在军事工业中，金属间化合物已被用于制造承受热负荷的零部件上，如美国普奥公司制造了JT90燃气涡轮发动机叶片，美国空军用钛铝制造小型飞机发动机转子叶片等，俄罗斯用钛铝金属间化合物代替耐热合金作活塞顶，大幅度地提高了发动机的性能。在兵器工业领域，坦克发动机增压器涡轮材料为K18镍基高温合金，因其比重大、起动惯量大而影响了坦克的加速性能，应用钛铝金属间化合物及其由氧化铝、碳化硅纤维增强的复合轻质耐热新材料，可以大大改善坦克的起动性能，提高战场上的生存能力。此外，金属间化合物还可用于多种耐热部件，减轻重量，提高可靠性与战技指标。

　　陶瓷材料是当今世界上发展最快的高技术材料，它已经由单相陶瓷发展到多相复合陶瓷。结构陶瓷材料因其耐高温、低密度、耐磨损及低的热膨胀系数等诸多优异性能，在军事工业中有着良好的应用前景。

　　近年来，国内外对军用发动机用结构陶瓷进行了内容广泛的研究工作，如发动机增压器小型涡轮已经实用化；美国将陶瓷板镶嵌在活塞顶部，使活塞的使用寿命大幅度提高，同时也提高了发动机的热效率。德国在排气口镶嵌陶瓷构件，提高了排气口的使用效能。国外红外热成像仪上的微型斯特林制冷机活塞套和气缸套用陶瓷材料制造，其寿命长达2000小时；导弹用陀螺仪的动力靠火药燃气供给，但燃气中的火药残渣对陀螺仪有严重损伤，为消除燃气中的残渣并提高导弹的命中精度，需研究适于导弹火药气体在2000℃下工作的陶瓷过滤材料。

　　在兵器工业领域，结构陶瓷广泛应用于主战坦克发动机增压器涡轮、活塞顶、排气口镶嵌块等，是新型武器装备的关键材料。目前，20～30毫米口径机关枪的射频要求达到1200发/分以上，这使炮管的烧蚀极为严重。利用陶瓷的高熔点和高温化学稳定性能有效地抑制了严重的炮管烧蚀，陶瓷材料具有高的抗压和抗蠕变特性，通过合理设计，使陶瓷材料保持三向压缩状态，克服其脆性，保证陶瓷衬管的安全使用。

　　光电功能材料是指在光电子技术中使用的材料，它能将光电结合的信息传输与处理，是现代信息科技的重要组成部分。光电功能材料在军事工业中有着广泛的应用。碲镉汞、锑化铟是红外探测器的重要材料；硫化锌、硒化锌、砷化镓主要用于制作飞行器、导弹以及地面武器装备红外探测系统的窗口、头罩、整流罩等。氟化镁具有较高的透过率、较强的抗雨蚀、抗冲刷能力，它是较好的红外透射材料。激光晶体和激光玻璃是高功率和高能量固体激光器的材料，典型的激光材料有红宝石晶体、掺钕钇铝石榴石、半导体激光材料等。

　　某些过渡簇金属，合金和金属间化合物，由于其特殊的晶格结构的原因，氢原子比较容易透入金属晶格的四面体或八面体间隙位中，形成了金属氢化物，这种材料称为贮氢材料。

　　在兵器工业中，坦克车辆使用的铅酸蓄电池因容量低、自放电率高而需经常充电，此时维护和搬运十分不便。放电输出功率容易受电池寿命、充电状态和温度的影响，在寒冷的气候条件下，坦克车辆起动速度会显著减慢，甚至不能起动，这样就会影响坦克的作战能力。贮氢合金蓄电池具有能量密度高、耐过充、抗震、低温性能好、寿命长等优点，在未来主战坦克蓄电池发展过程中具有广阔的应用前景。

　　阻尼是指一个自由振动的固体即使与外界完全隔离，它的机械性能也会转变为热能的现象。采用高阻尼功能材料的目的是减震降噪。因此阻尼减震材料在军事工业中具有十分重要的意义。

　　国外金属阻尼材料的应用主要集中在船舶、航空、航天等工业部门。美国海军已采用Mn-Cu高阻尼合金制造潜艇螺旋桨，取得了明显的减震效果。在西方，阻尼材料及技术在武器上的应用研究工作受到了极大的关注，一些发达国家专门成立了阻尼材料在武器装备上应用的研究机构。80年代后，国外阻尼减震降噪技术有了更大的发展，他们借助CAD/CAM在减震降噪技术中的应用，把设计－材料－工艺－试验一体化，进行了整体结构的阻尼减震降噪设计。我国在70年代前后进行了阻尼减震降噪材料的研究工作，并取得了一定的成果，但与发达国家相比，仍有一定的差距。阻尼材料在航空航天领域主要用于制造火箭、导弹、喷气机等控制盘或陀螺仪的外壳；在船舶工业中，阻尼材料用于制造推进器、传动部件和舱室隔板，有效地降低了来自于机械零件啮合过程中表面碰撞产生的振动和噪声。在兵器工业中，坦克传动部分（变速箱，传动箱）的振动是一个复杂振动，频率范围较宽，高性能阻尼锌铝合金和减振耐磨表面熔敷材料技术的应用，大大减轻了主战坦克传动部分产生的振动和噪声。

　　现代攻击武器的发展，特别是精确打击武器的出现，使武器装备的生存力受到了极大的威胁，单纯依靠加强武器的防护能力已不实际。采用隐身技术，使敌方的探测、制导、侦察系统失去功效，从而尽可能地隐蔽自己，掌握战场的主动权。抢先发现并消灭敌人，已成为现代武器防护的重要发展方向。隐身技术的最有效手段是采用隐身材料。国外隐身技术与材料的研究始于第二次世界大战期间，起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、俄罗斯等先进国家。目前，美国在隐身技术和材料研究方面处于领先水平。在航空领域，许多国家都已成功地将隐身技术应用于飞机的隐身；在常规兵器方面，美国对坦克、导弹的隐身也已开展了不少工作，并陆续用于装备，如美国M1A1坦克上采用了雷达波和红外波隐身材料，前苏联T－80坦克也涂敷了隐身材料。

　　隐身材料有毫米波结构吸波材料、毫米波橡胶吸波材料和多功能吸波涂料等，它们不仅能够降低毫米波雷达和毫米波制导系统的发现、跟踪和命中的概率，而且能够兼容可见光、近红外伪装和中远红外热迷彩的效果。

　　近年来，国外在提高与改进传统隐身材料的同时，正致力于多种新材料的探索。晶须材料、纳米材料、陶瓷材料、手性材料、导电高分子材料等逐步应用到雷达波和红外隐身材料，使涂层更加薄型化、轻量化。纳米材料因其具有极好的吸波特性，同时具备了宽频带、兼容性好、厚度薄等特点，发达国家均把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和开发；国内毫米波隐身材料的研究起步于80年代中期，研究单位主要集中在兵器系统。经过多年的努力，预研工作取得了较大进展，该项技术可用于各类地面武器系统的伪装和隐身，如主战坦克、155毫米先进加榴炮系统及水陆两用坦克。

　　目前，世界上正在研制的第四代超音速歼击机，其机体结构采用复合材料、翼身融合体和吸波涂层，使其真正具有了隐身功能，而电磁波吸收型涂料、电磁屏蔽型涂料已开始在隐身飞机上涂装；美国和俄罗斯的地对空导弹正在使用轻质、宽频带吸收、热稳定性好的隐身材料。可以预见，隐身技术的研究和应用已成为世界各国国防技术中最重要的课题之一。

　　结语世界各国对军用新材料技术的发展给予了高度重视，加速发展军用新材料技术是保持军事领先的重要前提。

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