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美军武器装备自修复技术探秘

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在经典科幻电影《终结者》系列中, T-1000型、T-X型等反派机械杀手,以其冷酷无情的刺杀技能、无与伦比的技术装备、令人惊叹的变形特技给影迷朋友们留下了极其深刻的印象,特别是前所未见的自我修复能力至今仍使广大军迷们击节赞赏。电影往往映射着现实。

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随着高新科技的发展,美国军方所希望研制的智能武器是一种能够模仿生命系统、感知环境变化、实时作出反应,从而可与变化后的战场环境高度适应的复杂武器系统,而在这些智能武器的实际试用中,军方要求它们必须具备的一项重要功能就是自修复。虽然美军武器装备的自修复技术目前仍属于深度探索与初步应用阶段,与T-1000、T-X这些“终结者”相比仍然是“小巫见大巫”,但这并不影响其对该项技术的热衷与追求。以下简介几种军用材料的自修复技术的应用。

 

1、生化防化服自修复

顾名思义,自修复即物体在受损时能够进行自我修理、恢复原有属性,从而保持自身功能完整的一项新型技术。2015年11月19日,美国陆军网站透露,美陆军纳蒂克士兵研究开发与工程中心、马萨诸塞大学洛厄尔分校与粹通系统公司(Triton)三家机构正在合作研发用于生化防护服的自修复技术。

众所周知,穿上一套生化防护服的士兵能够与外界及神经毒气、病毒、细菌等诸多有害物质隔离;当士兵执行任务时,其生化防护服若被灌木、荆棘、树丛、石头或针状金属刺透,则会产生针孔大小的破损,虽然肉眼不易觉察,但如果真是在沾染地区活动,遭到像VX等杀伤力极高的毒气,士兵很可能还没反应过来就会丧命。对于人体而言,划伤能使皮肤表面出现裂口、出血,但我们的身体有能力使其止血、结痂并愈合;为此,美国陆军引入同样的理念用于自修复面料或涂层,这种面料或涂层中含有微型胶囊修复流体,当面料或涂层因外力出现切口或破损时,就可以进行自我修复。根据防护服类型,自修复涂层可以是喷覆涂层或连续涂层。防护服自修复技术采用自修复微型胶囊进行间隙填补的创新方法,当微型胶囊被撕破时,它将被激活来修复切口、刺孔或破损处;当切口、刺孔或破损处被修复如初时,自修复涂层中含有的反应剂会解除因破损所带来的潜在危险或威胁。这种自修复技术有助于对致命的化学品、细菌和病毒建立物理屏障,从而为参战士兵提供及时、不间断的生化防护。

 

2、军用电子线路自修复

在一定人为干预的条件下,以金属芯为主的电子线路也会出现一种自我修复的能力,具有“生命”特征与“再生”机能。美军试图揭开电子线路自我修复的神秘面纱,因为这种能力一旦被军方所掌握,便可能派生出许多崭新功能,从而应用在军用电子线路的研制、生产、维修等诸多方面。

对于武器装备中电子线路的自我修复能力,美军尝试通过人工干预来寻找最有效的金属材料。2013年初,美科研人员就发现了一种使用液态金属和特殊聚合物来制造野战被覆线的方法, 他们将铟和镓的液态合金以微型胶囊的形式放置于同样具有可延展功能的聚合物之中,当金属芯因外界压力破损时,该力同样会碾破若干个载有修复材料的微型胶囊,释放出的液态金属能及时填充在破损导致的间隙之中,从而使得电流或电信号重新恢复联通。

 

3、防御工事自修复

自修复混凝土是一种具有感应与修复性能的混凝土,是智能混凝土的初级阶段,但却是混凝土材料发展的高级阶段。由这种材料构建的混凝土结构出现裂纹或损伤后,可以进行及时而有效的修复与愈合。研究混凝土裂纹的自修复最早可以追溯到1925年,科技人员发现混凝上试件在抗拉强度测试开裂后,将其放在户外8年,裂纹竟然愈合了,而且强度比先前提高了2倍。后来挪威一名学者的研究也表明,混凝土在冻融循环损伤后,将其放置在水中203个月,混凝土的抗压强度有了5%的恢复。美国科研人员受生物界的启示,模仿动物的骨组织结构和受创伤后的再生、恢复机理,采用粘接材料和基材相复合的方法,使材料损伤破坏后具有自行修复和再生功能。

目前,美国军方对钢筋混凝土裂缝实施修复进行了深入研究,并取得了一定实验性成果:他们在100×100×200毫米混凝土试件上预制裂纹,可以是表面裂纹也可以是穿透裂纹,然后将带有预制裂纹的试件浸泡在氯化镁溶液中,施加直流电源;在通电的前两个星期内,裂纹闭合速度最快,4~8个星期后,裂缝几乎完全闭合。早在20世纪末,美军科研人员就将缩醛高分子溶液作为胶粘剂注入到玻璃空心纤维或者空心玻璃短管中并埋入到混凝土中,当混凝土结构在使用过程中出现裂纹时,短管内的修复剂流出渗入裂缝,通过化学作用而使修复胶粘剂固结,从而抑制开裂,修复裂缝。

 

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文章来源: 《环球军事》

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