超材料，石墨烯，仿生学。 新的材料和技术正在努力争取
技术发展的加速步伐正在改变军事行动的性质，越来越多的力量和手段用于研究和开发，其目的是创造新的先进材料及其在国防领域的使用。
苏联物理学家Viktor Veselago在1967中预测了产生具有负折射角的材料的可能性，但现在才出现具有这种特性的真实结构的第一个样本。 由于负折射角，光线围绕物体弯曲，使其不可见。 因此，观察者只注意到他背后发生的“精彩”雨衣背后发生的事情。
为了在战场上获得优势，现代武装力量正在转向这种潜在的突破机会，例如先进的可穿戴保护和车辆装甲，纳米技术。 创新的伪装，新的电气设备，超级计算和平台和人员的“智能”或反应保护。 军事系统正在变得越来越复杂，正在开发和制造新的先进多功能材料和两用材料，重型和柔性电子产品的小型化正在突飞猛进。
实例包括有前途的自修复材料，先进的复合材料，功能陶瓷，电致变色材料，响应电磁干扰的“网络保护”材料。 它们有望成为突破性技术的基础，这些技术将不可逆转地改变战场和未来军事行动的性质。
下一代的先进材料，例如，超材料，石墨烯和碳纳米管，引起了极大的兴趣并且吸引了可靠的投资，因为它们具有在自然界中找不到的性质和功能，并且适用于在极端或敌对空间中进行的国防工业和任务。 纳米技术使用纳米级材料（10-9这样就可以在原子和分子水平上修改结构并创建各种组织，装置或系统。 这些材料是一个非常有前途的方向，将来将能够对战斗力产生严重影响。
超材料
在继续之前，我们将定义超材料。 超材料是一种复合材料，其特性不是由其组成元素的特性引起的，而是由人工产生的周期性结构引起的。 它们是人工形成的，具有电磁或声学特性的特殊结构环境，在技术上难以触及或在自然界中找不到。
Kymeta Corporation是专利公司Intellectual Ventures的子公司，使用2016中mTenna元素的天线进入国防市场。 根据公司总监Nathan Kundz的说法，收发器天线形式的便携式天线重约18 kg，功耗为10瓦。 超材料天线的设备大约是书本或上网本的大小，没有移动部件，并且与使用薄膜晶体管技术的LCD监视器或智能手机屏幕相同。
超材料由亚波微结构组成，即尺寸小于它们必须控制的辐射波长的结构。 这些结构可以由非磁性材料制成，例如铜，并蚀刻在玻璃纤维基板印刷电路板上。
可以创建超材料以与电磁波的主要成分相互作用 - 介电常数和磁导率。 根据智能风险投资公司的发明者Pablos Holman的说法，由超材料技术创造的天线最终可以推出电池塔，固定电话线以及同轴电缆和光纤电缆。
调谐传统天线以拦截特定波长的受控能量，该能量激发天线中的电子，产生电流。 反过来，这些编码信号可以被解释为信息。
现代天线系统体积庞大，因为不同的频率需要它们自己的天线类型。 在超材料天线的情况下，表面层允许您改变电磁波的弯曲方向。 超材料显示负电介质和负磁导率，因此具有负折射率。 在任何天然材料中都没有的这种负折射率决定了当穿过两种不同介质的边界时电磁波的变化。 因此，可以电子调谐超材料天线接收器以接收各种频率，因此开发人员可以实现宽带并减小天线元件的尺寸。
这种天线内的超材料被组装成紧密堆积的单个电池的平面矩阵（非常类似于电视屏幕像素的放置）和另一个平行矩形波导的平面矩阵，以及通过软件控制波的辐射并允许天线确定辐射方向的模块。
霍尔曼解释说，了解超材料天线优点的最简单方法是仔细观察天线的物理孔径以及船舶、飞机上互联网连接的可靠性， 无人机 和其他移动系统。
“这些天被送入轨道的每颗新通信卫星，”霍尔曼继续说道，“几年前它的带宽比卫星星座还多。 我们在这些卫星网络中具有巨大的无线通信潜力，但与它们连接的唯一方法是采用大型，重型且昂贵的卫星天线进行安装和维护。 拥有基于超材料的天线，我们可以制造一个可以控制光束并直接瞄准卫星的平板。
霍尔曼说：“50％的时间物理控制的天线不是卫星导向的，而你实际上是离线的。” “因此，超材料天线在海上环境中尤其有用，因为这种天线在物理上受到控制，可以发送到卫星，因为这艘船经常改变路线，并且不断在波浪上摆动。”
目前，具有仿生特性的技术无人平台的快速发展。 例如，APA Razor（下图中的比例模型）和APA Velox（上图）模仿动物或植物的自然运动，这对于侦察和秘密任务非常有用。
仿生学
新材料的开发也朝着创造具有复杂形状的灵活多功能系统的方向发展。 在这里，应用科学在技术装置和组织，性质，功能和生命结构原则系统中的应用起到了重要作用。 仿生学（在西方仿生文献中）帮助一个人基于从自然中发现和借鉴的想法创建原始技术系统和技术过程。
美国海军水下作战问题的研究中心有一个采用仿生原理的探矿自主水下航行器（APA）。 模仿海洋生物的运动。 仪器剃刀长度3仪表可以携带两个人。 它的电子设备协调船尾四个扑翼和两个螺旋桨的工作。 飞行动作模仿一些动物的动作，如鸟类和乌龟。 这允许APA悬停，以低速执行精确操纵并且发展高速。 这种可操作性还允许剃刀容易地改变其在空间中的位置并漂浮在物体周围以获得它们的三维图像。
美国海军研究与发展管理局正在为Pliant Energy Systems开发可选Velox自动水下航行器的原型，而不是螺旋桨使用多级非线性，片状可弯曲纸鳍系统，产生类似于滑冰运动的重复波浪式运动。 该装置将具有平面双曲几何形状的电活性，波状，柔性聚合物翅片的运动转换为平移运动，在水下，在海浪，沙子，海洋和陆地植被，光滑的岩石或冰上自由移动。
根据Pliant Energy Systems公司的代表，由于没有旋转部件，波浪状向前运动不允许你缠绕在茂密的植被中，对植物和沉积岩造成的损害最小。 由锂离子电池供电的低噪音装置可以改善其浮力以保持其在冰下的位置，同时可以远程控制。 其主要任务包括：通信，包括GPS，WiFi，无线电或卫星频道; 情报和信息收集; 搜救; 并扫描和识别最小值。
纳米技术和微观结构的发展在仿生技术中也非常重要，其灵感来自于自然，以模仿物理过程或优化新材料的生产。
透明装甲不仅用于人员和车辆的防弹保护。 它也是保护电子设备，高能激光器，硬化成像系统，面部防护面罩，无人机和其他质量敏感平台的理想选择。
美国海军的研究实验室开发了一种透明的聚合物保护装置，其具有与甲壳类动物的几丁质壳相似的层状微结构，但是由塑料材料制成。 这允许材料在宽范围的温度和负载下保持共形，这允许其用于保护人员，固定平台，车辆和飞机。
根据该实验室光学材料和设备负责人Yasa Sanghera的说法，市场上的保护通常由三种类型的塑料制成，不能承受9-1仪表和飞行中发射的2-mm子弹的百分之百335速度m / s。
本实验室的透明装甲可以减轻40％的重量，同时保持弹道的完整性，并通过68％从子弹中吸收更多的能量。 Sanghera解释说，装甲可能适用于多种军事应用，例如防雷车辆，浮动装甲车辆，供应车辆和飞机驾驶舱窗户。
根据Sanghera的说法，他的实验室打算在现有开发的基础上，制造出具有多重冲击特性的轻质保形透明装甲，并且重量减轻超过20％，这将提供针对口径为7,62x39 mm的步枪子弹的保护。
高级防务研究理事会DARPA也在开发具有独特性能的尖晶石（Spinel）透明装甲。 该材料具有优异的多冲击特性，高硬度和耐腐蚀性，增加了对外界因素的抵抗力; 它传输更广泛的中波红外辐射，增强了夜视设备的能力（能够看到玻璃表面后面的物体），并且重量只有传统防弹玻璃的一半。
该活动是DARPA计划的一部分，名为Atoms to Product（А2Р），其框架内“开发了将纳米粒子（接近原子尺寸的尺寸）组装成至少毫米级的系统，组件或材料所需的技术和工艺。”
根据DARPA的A2P项目负责人John Mayne的说法，在过去八年中，该办公室已将基础透明装甲的厚度从大约18 cm减少到6 cm，同时保持其强度特性。 它由许多不同的层组成，“并非所有层都是陶瓷的，并非所有层都是塑料或玻璃”，它们粘在基材上以防止开裂。 “你应该把它看作是一种保护系统，而不是整块材料。”
来自“尖晶石”的眼镜被安装在美国陆军的FMTV卡车（中型战术车辆系列 - 中型有效载荷军用车辆系列）的原型上，供研究和开发装甲中心评估。
作为A2P计划的一部分，DARPA与俄勒冈州纳米材料和微电子研究所合作发布了Voxtel，这是一项价值100万卢比的合同，用于研究从纳米到宏观可扩展的生产流程。 这个仿生项目涉及开发一种复制壁虎蜥蜴能力的合成粘合剂。
“在壁虎的鞋底上，有一些类似于小毛发的东西......大约是100微米的长度，它分支出来。 在每个小分支的末端，有一个大小为10纳米的微小纳米片。 当与墙壁或天花板接触时，这些板允许壁虎粘在墙壁或天花板上。“
缅因州说，制造商永远不会重复这些可能性，因为他们无法创建分支纳米结构。
“Voxtel开发的生产技术可以复制相似的生物结构并捕获这些生物学特性。 它以一种全新的方式使用碳纳米管，它允许您创建复杂的3D结构并以非常原始的方式使用它们，不一定是结构，而是以其他更具创造性的方式。
Voxtel希望开发先进的增材制造技术，这些技术将生产“材料本身组装成功能完整的块，然后组装成复杂的异构系统”。 这些技术将基于对自然界中发现的简单遗传密码的模仿以及允许分子从原子水平自组装成能够为自身提供能量的大型结构的一般化学反应。
“我们希望开发先进的可重复粘合材料。 “我们希望得到一种具有环氧树脂胶特性的材料，但没有它的可处理性和表面污染，”缅因说。 “la gecko材料的美妙之处在于它不会留下任何残留物并立即起作用。”
其他快速发展的先进材料包括超薄材料，例如石墨烯和碳纳米管，其具有从根本上改变现代作战空间的结构，热学，电学和光学性质。
来自“Spinel”的透明窗户是为美国陆军FMTV卡车的原型制作的
石墨烯
尽管碳纳米管在电子和伪装系统以及生物医学领域具有良好的应用潜力，但石墨烯“更有趣，因为它提供了更多的可能性，至少在纸上，”欧洲防卫厅代表朱塞佩·杜奎诺说。 EAW）。
石墨烯是由一个原子厚度的碳原子层形成的超薄纳米材料。 轻质耐用的石墨烯具有创纪录的高导热性和导电性。 国防工业正在仔细研究在需要其强度，柔韧性和耐高温性的应用中使用石墨烯的可能性，例如，在极端条件下进行的作战任务中。
Dakvino说，石墨烯“至少在理论上是未来的材料。 现在正在进行如此多有趣辩论的原因是，经过对民用领域多年的研究，很明显它将真正改变战斗情景。“
“我将仅列出一些可能性：柔性电子，电力系统，防弹保护，伪装，过滤器/膜，高散热材料，生物医学应用和传感器。 事实上，这些是主要的技术方向。“
12月，EAU开始为期一年的研究，探讨在军事领域使用石墨烯可能有希望的领域及其对欧洲国防工业的影响。 这些作品由西班牙技术研究与创新基金会领导，卡塔赫纳大学与英国剑桥纳米材料技术有限公司合作。 5月，2017召开了石墨烯研究人员和专家研讨会，确定了其在防御领域的应用路线图。
据EAW称，“在未来十年可以从根本上改变防御能力的材料中，石墨烯是优先考虑的重点。 在200时代，轻质，柔韧，强于钢，其导电性令人难以置信（优于硅），以及导热性。“
EAA还指出，石墨烯在“签名管理”领域具有显着的特性。 也就是说，它可以用于生产“雷达吸收涂层，它将军用车辆，飞机，潜艇和水面舰艇变成几乎无法察觉的物体。 所有这些都使石墨烯成为极具吸引力的材料，不仅适用于民用工业，也适用于军事应用，陆地，空中和海上。“
通过热压法烧结的过程（上图）美国海军的研究实验室用于制造透明陶瓷“尖晶石”。 将粉末在真空下压缩以获得透明度。 得到的材料（下图）可以像宝石一样抛光和抛光。
为此，美国陆军正在研究将石墨烯用于车辆和防护服。 根据美国陆军军事研究实验室（ARL）的工程师Emil Sandoz-Rosado的说法，这种材料具有优异的机械性能;石墨烯的一个原子层比同一层商业弹道纤维的10倍硬，强度超过30倍。 “石墨烯的天花板非常高。 这是ARL中几个工作组对其表现出兴趣的原因之一，因为它在预订方面的结构特征非常有前途。
但是，有很大的困难。 其中之一是材料缩放。 军队需要可以关闭的防护材料 坦克，汽车和士兵。 “我们还需要更多。 总的来说，我们正在谈论的是我们目前需要的一百万或更多的层。”
Sandoz-Rosado说石墨烯可以通过一种或两种方式获得，或者通过剥离工艺，将高质量的石墨分成单独的原子层，或者通过在铜箔上生长单个原子层的石墨烯。 从事高质量石墨烯生产的实验室很好地掌握了这一过程。 “它不是很完美，但非常接近它。 然而，今天是时候谈论不止一个原子层了，我们需要一个完整的产品。“ 因此，最近启动了一项计划，以便在工业规模上开发连续的石墨烯生产工艺。
“无论是碳纳米管还是石墨烯，你必须考虑到需要满足的具体要求，”Dakvino警告说，并指出新的先进材料特性的官方描述，创建新材料的精确工艺的标准化，这些工艺的可重复性，整个链的可制造性（从基础研究到演示和原型的制作）在军事上使用时需要仔细研究和证明 突破平台，这样的材料如石墨烯和碳纳米管。
“这不仅仅是研究，因为最后，您需要确保某些材料已经收到官方说明，之后您需要确保它可以按照某个过程进行。 这不是那么容易，因为制造过程可能会有所不同，所生产的产品的质量可能会因工艺而异，所以这个过程必须重复几次。“
根据Sandoz-Rosado的说法，ARL与石墨烯生产商合作，评估产品的质量等级及其扩展的可能性。 虽然尚不清楚形成初期的连续过程是否具有商业模式，相应的能力以及它们是否能提供必要的质量。
Dakvino指出，计算机建模和量子计算的进步可以加速研究和开发，以及在不久的将来开发先进的材料生产方法。 “通过计算机辅助设计和材料建模，可以对许多事物进行建模：可以对材料特性甚至生产过程进行建模。 您甚至可以创建虚拟现实，实际上您可以考虑创建材料的各个阶段。“
Dakvino还表示，先进的计算机建模和虚拟现实技术通过创建“一个集成系统，您可以在其中模拟特定材料并查看是否可以在某些条件下应用此材料”来提供优势。 在这里，量子计算可以从根本上改变这里的情况。
“在未来，我看到更多人对新的生产方式，通过计算机建模创造新材料和新生产过程的新方法感兴趣，因为只有使用量子计算机才能获得巨大的计算能力。”
根据Dakvino的说法，石墨烯的一些应用在技术上更为开发，而其他应用则更少。 例如，通过整合石墨烯板可以改善具有基质基底的陶瓷复合材料，所述石墨烯板增强材料并增加其机械阻力，同时减少其质量。 “如果我们正在谈论复合材料，”Dakvino继续说道，“或者就石墨烯的加入增加材料的最一般术语而言，如果不是明天，我们将获得真正的材料和大规模生产的实际过程，但可能在接下来的五年年“。
“这就是石墨烯对弹道防护系统如此有趣的原因。 不是因为石墨烯可以用作装甲。 但是如果你在你的盔甲中使用石墨烯作为增强材料，那么它可能比凯夫拉更强大。“
优先领域，例如自主系统和传感器，以及高风险军事领域，例如水下，太空和控制论，最依赖于新的先进材料以及纳米和微技术与生物技术，隐形材料，反应材料的结合和能源生成和存储系统。
超材料和纳米技术，例如石墨烯和碳纳米管，今天正在经历快速发展。 在这些新技术中，军方正在寻找新的机会，探索应用它们的方法和潜在的障碍，因为它们必须在现代战场的需求和长期研究目标之间取得平衡。
未来即将到来。 仪器Velox公司Pliant能源系统
在网站的材料上：
www.nationaldefensemagazine.org
www.metamaterial.com
metamaterialscenter.com
science.howstuffworks.com
www.kymetacorp.com
www.pliantenergy.com
www.darpa.mil
voxtel-inc.com
www.eda.europa.eu
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www.wikipedia.org
ru.wikipedia.org
pinterest.com
eandt.theiet.org
苏联物理学家Viktor Veselago在1967中预测了产生具有负折射角的材料的可能性，但现在才出现具有这种特性的真实结构的第一个样本。 由于负折射角，光线围绕物体弯曲，使其不可见。 因此，观察者只注意到他背后发生的“精彩”雨衣背后发生的事情。
为了在战场上获得优势，现代武装力量正在转向这种潜在的突破机会，例如先进的可穿戴保护和车辆装甲，纳米技术。 创新的伪装，新的电气设备，超级计算和平台和人员的“智能”或反应保护。 军事系统正在变得越来越复杂，正在开发和制造新的先进多功能材料和两用材料，重型和柔性电子产品的小型化正在突飞猛进。
实例包括有前途的自修复材料，先进的复合材料，功能陶瓷，电致变色材料，响应电磁干扰的“网络保护”材料。 它们有望成为突破性技术的基础，这些技术将不可逆转地改变战场和未来军事行动的性质。
下一代的先进材料，例如，超材料，石墨烯和碳纳米管，引起了极大的兴趣并且吸引了可靠的投资，因为它们具有在自然界中找不到的性质和功能，并且适用于在极端或敌对空间中进行的国防工业和任务。 纳米技术使用纳米级材料（10-9这样就可以在原子和分子水平上修改结构并创建各种组织，装置或系统。 这些材料是一个非常有前途的方向，将来将能够对战斗力产生严重影响。
超材料
在继续之前，我们将定义超材料。 超材料是一种复合材料，其特性不是由其组成元素的特性引起的，而是由人工产生的周期性结构引起的。 它们是人工形成的，具有电磁或声学特性的特殊结构环境，在技术上难以触及或在自然界中找不到。
Kymeta Corporation是专利公司Intellectual Ventures的子公司，使用2016中mTenna元素的天线进入国防市场。 根据公司总监Nathan Kundz的说法，收发器天线形式的便携式天线重约18 kg，功耗为10瓦。 超材料天线的设备大约是书本或上网本的大小，没有移动部件，并且与使用薄膜晶体管技术的LCD监视器或智能手机屏幕相同。
超材料由亚波微结构组成，即尺寸小于它们必须控制的辐射波长的结构。 这些结构可以由非磁性材料制成，例如铜，并蚀刻在玻璃纤维基板印刷电路板上。
可以创建超材料以与电磁波的主要成分相互作用 - 介电常数和磁导率。 根据智能风险投资公司的发明者Pablos Holman的说法，由超材料技术创造的天线最终可以推出电池塔，固定电话线以及同轴电缆和光纤电缆。
调谐传统天线以拦截特定波长的受控能量，该能量激发天线中的电子，产生电流。 反过来，这些编码信号可以被解释为信息。
现代天线系统体积庞大，因为不同的频率需要它们自己的天线类型。 在超材料天线的情况下，表面层允许您改变电磁波的弯曲方向。 超材料显示负电介质和负磁导率，因此具有负折射率。 在任何天然材料中都没有的这种负折射率决定了当穿过两种不同介质的边界时电磁波的变化。 因此，可以电子调谐超材料天线接收器以接收各种频率，因此开发人员可以实现宽带并减小天线元件的尺寸。
这种天线内的超材料被组装成紧密堆积的单个电池的平面矩阵（非常类似于电视屏幕像素的放置）和另一个平行矩形波导的平面矩阵，以及通过软件控制波的辐射并允许天线确定辐射方向的模块。
霍尔曼解释说，了解超材料天线优点的最简单方法是仔细观察天线的物理孔径以及船舶、飞机上互联网连接的可靠性， 无人机 和其他移动系统。
“这些天被送入轨道的每颗新通信卫星，”霍尔曼继续说道，“几年前它的带宽比卫星星座还多。 我们在这些卫星网络中具有巨大的无线通信潜力，但与它们连接的唯一方法是采用大型，重型且昂贵的卫星天线进行安装和维护。 拥有基于超材料的天线，我们可以制造一个可以控制光束并直接瞄准卫星的平板。
霍尔曼说：“50％的时间物理控制的天线不是卫星导向的，而你实际上是离线的。” “因此，超材料天线在海上环境中尤其有用，因为这种天线在物理上受到控制，可以发送到卫星，因为这艘船经常改变路线，并且不断在波浪上摆动。”
目前，具有仿生特性的技术无人平台的快速发展。 例如，APA Razor（下图中的比例模型）和APA Velox（上图）模仿动物或植物的自然运动，这对于侦察和秘密任务非常有用。
仿生学
新材料的开发也朝着创造具有复杂形状的灵活多功能系统的方向发展。 在这里，应用科学在技术装置和组织，性质，功能和生命结构原则系统中的应用起到了重要作用。 仿生学（在西方仿生文献中）帮助一个人基于从自然中发现和借鉴的想法创建原始技术系统和技术过程。
美国海军水下作战问题的研究中心有一个采用仿生原理的探矿自主水下航行器（APA）。 模仿海洋生物的运动。 仪器剃刀长度3仪表可以携带两个人。 它的电子设备协调船尾四个扑翼和两个螺旋桨的工作。 飞行动作模仿一些动物的动作，如鸟类和乌龟。 这允许APA悬停，以低速执行精确操纵并且发展高速。 这种可操作性还允许剃刀容易地改变其在空间中的位置并漂浮在物体周围以获得它们的三维图像。
美国海军研究与发展管理局正在为Pliant Energy Systems开发可选Velox自动水下航行器的原型，而不是螺旋桨使用多级非线性，片状可弯曲纸鳍系统，产生类似于滑冰运动的重复波浪式运动。 该装置将具有平面双曲几何形状的电活性，波状，柔性聚合物翅片的运动转换为平移运动，在水下，在海浪，沙子，海洋和陆地植被，光滑的岩石或冰上自由移动。
根据Pliant Energy Systems公司的代表，由于没有旋转部件，波浪状向前运动不允许你缠绕在茂密的植被中，对植物和沉积岩造成的损害最小。 由锂离子电池供电的低噪音装置可以改善其浮力以保持其在冰下的位置，同时可以远程控制。 其主要任务包括：通信，包括GPS，WiFi，无线电或卫星频道; 情报和信息收集; 搜救; 并扫描和识别最小值。
纳米技术和微观结构的发展在仿生技术中也非常重要，其灵感来自于自然，以模仿物理过程或优化新材料的生产。
透明装甲不仅用于人员和车辆的防弹保护。 它也是保护电子设备，高能激光器，硬化成像系统，面部防护面罩，无人机和其他质量敏感平台的理想选择。
美国海军的研究实验室开发了一种透明的聚合物保护装置，其具有与甲壳类动物的几丁质壳相似的层状微结构，但是由塑料材料制成。 这允许材料在宽范围的温度和负载下保持共形，这允许其用于保护人员，固定平台，车辆和飞机。
根据该实验室光学材料和设备负责人Yasa Sanghera的说法，市场上的保护通常由三种类型的塑料制成，不能承受9-1仪表和飞行中发射的2-mm子弹的百分之百335速度m / s。
本实验室的透明装甲可以减轻40％的重量，同时保持弹道的完整性，并通过68％从子弹中吸收更多的能量。 Sanghera解释说，装甲可能适用于多种军事应用，例如防雷车辆，浮动装甲车辆，供应车辆和飞机驾驶舱窗户。
根据Sanghera的说法，他的实验室打算在现有开发的基础上，制造出具有多重冲击特性的轻质保形透明装甲，并且重量减轻超过20％，这将提供针对口径为7,62x39 mm的步枪子弹的保护。
高级防务研究理事会DARPA也在开发具有独特性能的尖晶石（Spinel）透明装甲。 该材料具有优异的多冲击特性，高硬度和耐腐蚀性，增加了对外界因素的抵抗力; 它传输更广泛的中波红外辐射，增强了夜视设备的能力（能够看到玻璃表面后面的物体），并且重量只有传统防弹玻璃的一半。
该活动是DARPA计划的一部分，名为Atoms to Product（А2Р），其框架内“开发了将纳米粒子（接近原子尺寸的尺寸）组装成至少毫米级的系统，组件或材料所需的技术和工艺。”
根据DARPA的A2P项目负责人John Mayne的说法，在过去八年中，该办公室已将基础透明装甲的厚度从大约18 cm减少到6 cm，同时保持其强度特性。 它由许多不同的层组成，“并非所有层都是陶瓷的，并非所有层都是塑料或玻璃”，它们粘在基材上以防止开裂。 “你应该把它看作是一种保护系统，而不是整块材料。”
来自“尖晶石”的眼镜被安装在美国陆军的FMTV卡车（中型战术车辆系列 - 中型有效载荷军用车辆系列）的原型上，供研究和开发装甲中心评估。
作为A2P计划的一部分，DARPA与俄勒冈州纳米材料和微电子研究所合作发布了Voxtel，这是一项价值100万卢比的合同，用于研究从纳米到宏观可扩展的生产流程。 这个仿生项目涉及开发一种复制壁虎蜥蜴能力的合成粘合剂。
“在壁虎的鞋底上，有一些类似于小毛发的东西......大约是100微米的长度，它分支出来。 在每个小分支的末端，有一个大小为10纳米的微小纳米片。 当与墙壁或天花板接触时，这些板允许壁虎粘在墙壁或天花板上。“
缅因州说，制造商永远不会重复这些可能性，因为他们无法创建分支纳米结构。
“Voxtel开发的生产技术可以复制相似的生物结构并捕获这些生物学特性。 它以一种全新的方式使用碳纳米管，它允许您创建复杂的3D结构并以非常原始的方式使用它们，不一定是结构，而是以其他更具创造性的方式。
Voxtel希望开发先进的增材制造技术，这些技术将生产“材料本身组装成功能完整的块，然后组装成复杂的异构系统”。 这些技术将基于对自然界中发现的简单遗传密码的模仿以及允许分子从原子水平自组装成能够为自身提供能量的大型结构的一般化学反应。
“我们希望开发先进的可重复粘合材料。 “我们希望得到一种具有环氧树脂胶特性的材料，但没有它的可处理性和表面污染，”缅因说。 “la gecko材料的美妙之处在于它不会留下任何残留物并立即起作用。”
其他快速发展的先进材料包括超薄材料，例如石墨烯和碳纳米管，其具有从根本上改变现代作战空间的结构，热学，电学和光学性质。
来自“Spinel”的透明窗户是为美国陆军FMTV卡车的原型制作的
石墨烯
尽管碳纳米管在电子和伪装系统以及生物医学领域具有良好的应用潜力，但石墨烯“更有趣，因为它提供了更多的可能性，至少在纸上，”欧洲防卫厅代表朱塞佩·杜奎诺说。 EAW）。
石墨烯是由一个原子厚度的碳原子层形成的超薄纳米材料。 轻质耐用的石墨烯具有创纪录的高导热性和导电性。 国防工业正在仔细研究在需要其强度，柔韧性和耐高温性的应用中使用石墨烯的可能性，例如，在极端条件下进行的作战任务中。
Dakvino说，石墨烯“至少在理论上是未来的材料。 现在正在进行如此多有趣辩论的原因是，经过对民用领域多年的研究，很明显它将真正改变战斗情景。“
“我将仅列出一些可能性：柔性电子，电力系统，防弹保护，伪装，过滤器/膜，高散热材料，生物医学应用和传感器。 事实上，这些是主要的技术方向。“
12月，EAU开始为期一年的研究，探讨在军事领域使用石墨烯可能有希望的领域及其对欧洲国防工业的影响。 这些作品由西班牙技术研究与创新基金会领导，卡塔赫纳大学与英国剑桥纳米材料技术有限公司合作。 5月，2017召开了石墨烯研究人员和专家研讨会，确定了其在防御领域的应用路线图。
据EAW称，“在未来十年可以从根本上改变防御能力的材料中，石墨烯是优先考虑的重点。 在200时代，轻质，柔韧，强于钢，其导电性令人难以置信（优于硅），以及导热性。“
EAA还指出，石墨烯在“签名管理”领域具有显着的特性。 也就是说，它可以用于生产“雷达吸收涂层，它将军用车辆，飞机，潜艇和水面舰艇变成几乎无法察觉的物体。 所有这些都使石墨烯成为极具吸引力的材料，不仅适用于民用工业，也适用于军事应用，陆地，空中和海上。“
通过热压法烧结的过程（上图）美国海军的研究实验室用于制造透明陶瓷“尖晶石”。 将粉末在真空下压缩以获得透明度。 得到的材料（下图）可以像宝石一样抛光和抛光。
为此，美国陆军正在研究将石墨烯用于车辆和防护服。 根据美国陆军军事研究实验室（ARL）的工程师Emil Sandoz-Rosado的说法，这种材料具有优异的机械性能;石墨烯的一个原子层比同一层商业弹道纤维的10倍硬，强度超过30倍。 “石墨烯的天花板非常高。 这是ARL中几个工作组对其表现出兴趣的原因之一，因为它在预订方面的结构特征非常有前途。
但是，有很大的困难。 其中之一是材料缩放。 军队需要可以关闭的防护材料 坦克，汽车和士兵。 “我们还需要更多。 总的来说，我们正在谈论的是我们目前需要的一百万或更多的层。”
Sandoz-Rosado说石墨烯可以通过一种或两种方式获得，或者通过剥离工艺，将高质量的石墨分成单独的原子层，或者通过在铜箔上生长单个原子层的石墨烯。 从事高质量石墨烯生产的实验室很好地掌握了这一过程。 “它不是很完美，但非常接近它。 然而，今天是时候谈论不止一个原子层了，我们需要一个完整的产品。“ 因此，最近启动了一项计划，以便在工业规模上开发连续的石墨烯生产工艺。
“无论是碳纳米管还是石墨烯，你必须考虑到需要满足的具体要求，”Dakvino警告说，并指出新的先进材料特性的官方描述，创建新材料的精确工艺的标准化，这些工艺的可重复性，整个链的可制造性（从基础研究到演示和原型的制作）在军事上使用时需要仔细研究和证明 突破平台，这样的材料如石墨烯和碳纳米管。
“这不仅仅是研究，因为最后，您需要确保某些材料已经收到官方说明，之后您需要确保它可以按照某个过程进行。 这不是那么容易，因为制造过程可能会有所不同，所生产的产品的质量可能会因工艺而异，所以这个过程必须重复几次。“
根据Sandoz-Rosado的说法，ARL与石墨烯生产商合作，评估产品的质量等级及其扩展的可能性。 虽然尚不清楚形成初期的连续过程是否具有商业模式，相应的能力以及它们是否能提供必要的质量。
Dakvino指出，计算机建模和量子计算的进步可以加速研究和开发，以及在不久的将来开发先进的材料生产方法。 “通过计算机辅助设计和材料建模，可以对许多事物进行建模：可以对材料特性甚至生产过程进行建模。 您甚至可以创建虚拟现实，实际上您可以考虑创建材料的各个阶段。“
Dakvino还表示，先进的计算机建模和虚拟现实技术通过创建“一个集成系统，您可以在其中模拟特定材料并查看是否可以在某些条件下应用此材料”来提供优势。 在这里，量子计算可以从根本上改变这里的情况。
“在未来，我看到更多人对新的生产方式，通过计算机建模创造新材料和新生产过程的新方法感兴趣，因为只有使用量子计算机才能获得巨大的计算能力。”
根据Dakvino的说法，石墨烯的一些应用在技术上更为开发，而其他应用则更少。 例如，通过整合石墨烯板可以改善具有基质基底的陶瓷复合材料，所述石墨烯板增强材料并增加其机械阻力，同时减少其质量。 “如果我们正在谈论复合材料，”Dakvino继续说道，“或者就石墨烯的加入增加材料的最一般术语而言，如果不是明天，我们将获得真正的材料和大规模生产的实际过程，但可能在接下来的五年年“。
“这就是石墨烯对弹道防护系统如此有趣的原因。 不是因为石墨烯可以用作装甲。 但是如果你在你的盔甲中使用石墨烯作为增强材料，那么它可能比凯夫拉更强大。“
优先领域，例如自主系统和传感器，以及高风险军事领域，例如水下，太空和控制论，最依赖于新的先进材料以及纳米和微技术与生物技术，隐形材料，反应材料的结合和能源生成和存储系统。
超材料和纳米技术，例如石墨烯和碳纳米管，今天正在经历快速发展。 在这些新技术中，军方正在寻找新的机会，探索应用它们的方法和潜在的障碍，因为它们必须在现代战场的需求和长期研究目标之间取得平衡。
未来即将到来。 仪器Velox公司Pliant能源系统
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