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。
1、石墨烯将提高计算机的存储和运算能力,减小体积,降低能耗 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。 3、石墨烯将提高装备的防护性能和隐身能力 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。 石墨烯防弹衣更轻巧防护能力更强 总而言之,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。
美国马里兰大学开发的基于石墨烯传感器的可看穿墙的眼镜