一、復合材料在軍事領域的應用

軍用新材料是軍用高技術的基礎，誰能更快地開發和應用具有特定性能的新材料，誰就擁有最強大的技術潛力。因此世界各國軍事部門都把軍用新材料的研究開發放在特殊的地位，各國的軍用高技術計劃無不以新材料作為其重要的內容之一。

當前新材料的發展重點是具有優異性能的結構材料和具有特殊功能的功能材料。結構材料包括金屬材料和復合材料。先進復合材料是結構材料的主要發展方向。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。因復合材料具有可設計性的特點，已成為軍事工業的一支主力軍，復合材料技術是發展高技術武器的物質基礎，是現代精良武器裝備的關鍵。先進復合材料已成功地應用在F-16、F-18、“幻影”2000等軍用飛機、“民兵”、“三叉戟”、“株儒”等戰略導彈，以及M-l、T-72、“豹”-Ⅱ等坦克上，并取得了良好的效果。

功能復合材料是指除力學性能以外還提供其他物理性能并包括化學和生物性能的復合材料。功能復合材料將具有電、聲、光、熱、磁特性的材料，按不同的應用進行組合匹配，得到不僅保持原有特性，還產生一些新特性或具有比原來更優越特性的材料。現代化高技術常規戰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、電子戰武器、激光武器以及新概念軟殺傷武器等的設防、跟蹤，使功能材料成為關鍵技術。目前，功能復合材料涉及面寬，下面就軍事領域較常用的功能復合材料做一簡單介紹。

二、隱身材料

隱身材料是實現武器隱身的物質基礎。武器裝備如飛機、艦船、導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成的復合材料，有很高的機械強度，可用于制作部分結構件，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施，使這些裝備和設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劑中，可構成紅外隱身涂料。

可見光隱身材料通常由鋁粉、多金屬氧化物粉和有機物復合而成，或由摻雜的半導體材料構成，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展方向。

應用于隱身的現代隱身技術，除了熱紅外線和自身電磁隱身外，主要使用新型吸收波材料，即在飛機表面涂抹能大量吸收雷達波的新型介質材料，將雷達電磁波吸收，使雷達無法發現，納米復合材料是隱身吸波材料研究的重要方向。為應付不同雷達的不同工作方式，現在的隱身飛機已經開始有選擇地使用吸收材料。

目前，美、英等國正進行主動抵消技術的研究，即利用吸收材料先吸收大部分雷達波，剩下的少量的反射波再利用主動抵消技術將其全部抵消，雷達就會完全失去作用。美國的F-7戰斗機采用6種吸波材料，機身機翼和V型垂尾外表面貼吸波薄板或鐵氧體復合涂層，起到很好的隱身效果，在1991年的海灣戰爭中出動1000多架次而無一受損，在國際上引起了極大的反響，可見隱身材料在高技術戰爭中的地位。

隱形材料可以吸收大量的雷達波信號，從而達到防探測的目的。它可以涂復在飛行器外表上，也可作為飛行器的蒙皮構件。好的吸波材料可以吸收雷達波99％以上的能量。海灣戰爭中使用的F-L17A隱形飛機，除了具有良好的隱形外形和進氣道設計外，主要是涂復了良好吸波材料。美國最新研制的新一代戰斗機F-22，也大量采用丁吸波材料，因而具有良好的隱形性能。

三、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合材料結構中，具有感知周圍環境變化，針對這種變化具有自診斷功能、自適應功能、自修復自愈合功能，且具有自決策功能的復合材料。智能材料成為當前研究的新熱點。飛機上采用的智能結構是由各種智能材料制成的傳感元件、處理元件和驅動元件組成的，而這3個組成部分相當于人的神經、大腦和肌肉。

格魯曼公司將光導纖維埋人樹脂基復合材料制成機翼以提高飛機效率，這些光導纖維能像神經那樣感知機翼上因氣候條件變化而引起的壓力變化，根據光傳輸信號進行處理后發出指令，通過驅動元件驅動機翼前緣和后線自行彎曲。驅動可通過電流由壓電陶瓷變形來實現，也可通過磁場由磁致伸縮材料變形來實現，或通過加熱由形狀記憶合金發生位移來實現，還可應用于無人飛機上 。在磁致伸縮材料中，鐵稀土合金具有最大的磁致伸縮效應。智能材料壓電陶瓷制成的傳感器和驅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80%。

智能材料還將在其他領域發揮它的聰明才智，例如美國正在制造一種小型智能炸彈。可使一架重型轟炸機同時精確攻擊數百個獨立目標，還準備給這種炸彈裝上智能引信，巧妙地做到“不見目標不拉弦”。在地面作戰中，若要使坦克不被擊中，除提高機動性能外。更重要的是發展“主動裝甲”，即能預先識別目標。并利用誘餌觸發和物理摧毀方法，破壞來襲兵器的由復合材料制成的合成系統，即在復合裝甲中引入敏感、傳感、微電子等材料和技術而構成的多功能智能材料系統。將新的控爆材料，輕質多孔隔熱、隔音、防火與防沖擊材料用于坦克裝甲車輛，就可以保證這些車輛中彈后能繼續戰斗。總之，智能材料雖然尚處于早期開發階段，但正孕育著新的突破和大的發展。設計和合成智能材料需要解決許多關鍵技術問題，智能材料這一復雜體系的材料復合應能仿照生物模型，確保在設計的結構層次上將多種功能集于一體，建立起傳感、驅動和控制網絡，通過建立數學或力學模型，進一步優化。

四、軍用復合材料的可設計性

復合材料已廣泛應用于飛機、火箭、人造衛星和國防等各個領域。但復合材料的設計是一個復雜的系統性問題，它涉及環境載荷、設計要求、材料選材、成型方法及工藝過程、力學分析、檢驗測試、維護與修補、安全性、可靠性及成本等諸多因素。

對于飛機、火箭等軍用材料減輕結構重量、提高有效載荷是設計者追求的永恒主題。材料的設計應從最大限度的安全性、可靠性出發來考慮經濟貢獻，同時材料的選擇應該滿足復合材料設計中所提出的要求，符合軍事工業領域的規范和要求；在設計軍用復合材料及其結構時，必須進行系統的實驗工作，了解并掌握復合材料及其結構在靜載荷、動載荷、疲勞載荷及沖擊載荷作用下，在室溫、高溫、低溫、濕熱、輻射和腐蝕等不同使用環境下的各種重要性能數據，為軍用復合材料的設計提供科學的依據。

在兵器高技術的迅速發展過程中，先進軍用復合材料是國際兵器高新技術發展的基礎，應是多種學科的綜合，復合材料整體化、優選化、智能化是未來高技術兵器發展的必然趨勢。軍用復合材料正向著低成本、高性能、多功能和智能化方向發展，在未來的軍事高技術領域有著舉足輕重的地位，并具有十分良好的產業化前景。

(轉自：中國復合材料學會)