科普中國加油站之對話專家（35）材料技術：為新軍事變革奠基 ――對話新材料技術專家肖加余教授

記者：新材料技術被稱為當今六大高技術領域之一，您長期從事新材料技術研究，請問什么是新材料，它具有哪些特點？

肖加余：材料是人類賴以生存的物質基礎。人類社會不斷地發(fā)展進步，就在于人類能夠利用材料制造工具并用來改造世界。恩格斯說：“自然界為勞動提供材料，勞動把材料變?yōu)樨敻弧！笨梢哉f，材料與人類的生存和進化息息相關，因此它被譽為“人類文明大廈的基石?！?/p>

對于材料，人們比較好理解，如普通鋼鐵、水泥、玻璃等，這些屬于傳統(tǒng)材料。相對于傳統(tǒng)材料而言，新材料是新近出現(xiàn)且對當時科技進步和經(jīng)濟發(fā)展有重大推動作用的材料。這里有兩層含義，一是指采用新原理新工藝開發(fā)制造出具有新性能的新品種材料，二是通過新原理新工藝提升了性能的傳統(tǒng)材料。如高強鋼、高性能陶瓷、復合材料、半導體材料、功能材料等。

新材料既是科技發(fā)展的基礎，又是科技進步的先導，這是新材料的兩個顯著特點。基礎性表現(xiàn)為其上游與物理、化學、化工等基礎科學和技術緊密相關，其下游與制造技術等緊密相聯(lián)，對眾多科學技術領域和產(chǎn)業(yè)領域構成支撐。先導性表現(xiàn)為材料科學、材料技術和材料產(chǎn)業(yè)領域中的每一個微小進步，都能夠迅速輻射或引起其他領域持續(xù)的進步。比如，半導體材料的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展極大地推動了計算機技術的進步，使人類進入了信息時代；光纖技術的發(fā)展推動了現(xiàn)代通訊技術的進步；新型結構材料和燒蝕防熱材料的出現(xiàn)推動了航天技術和戰(zhàn)略武器的發(fā)展。

記者：我們知道，新材料也是高技術武器裝備的重要物質基礎，新軍事變革對新材料技術提出了什么樣的要求？

肖加余：軍事新材料技術已成為軍用高技術的重要組成部分和高性能武器裝備的關鍵技術。其要求主要包括以下幾個方面：

首先，要求具有輕、剛、強的特性。新型輕質高強結構材料是支撐各類高性能武器裝備的“骨骼”，輕，就是材料被動抵抗地球引力的能力要大；強，就是材料在外力作用下抵抗破壞的能力要大；剛，就是材料在外力作用下抵抗變形的能力要大。

其次，要求具有耐高溫的能力。新型熱結構熱防護材料是保護各類飛行類裝備高速出入大氣層的“護身符”。美國“哥倫比亞號”航天飛機失事，其主要原因就是結構材料技術、熱防護材料技術沒過關。

第三，要有高靈敏度。新型信息傳感材料是傳感器感知軍事信息的“皮、眼、耳、鼻”。同時要求具有高分辨率、高能量密度、低目標特征等特點。

因此，作為武器系統(tǒng)重要載體的新材料技術，必須滿足各種武器裝備對強度、剛度、重量、速度、精度、生存能力、信號特征、維護、成本和通用性的要求。

記者：新材料技術已成為新軍事變革的技術先導，請介紹一下目前世界各國的研究情況吧。

肖加余：毫無疑問，新材料已成為綜合國力競爭的重要領域和國防力量的重要物質基礎，是提高軍隊機械化水平的物質支撐和提高信息化程度的基礎條件。因此，許多國家都將開發(fā)新材料置于優(yōu)先發(fā)展的重點項目，特別是對軍用新材料技術的發(fā)展給予了高度重視。

美國國防部制定的面向21世紀的國防科技戰(zhàn)略規(guī)劃體系中，把材料與制備工藝技術定為4個具有最高優(yōu)先發(fā)展的領域之一，提出優(yōu)先發(fā)展結構與多功能材料技術、能量與動力材料技術、光電子材料技術、有機與合成功能材料技術、生物衍生與生物誘發(fā)材料技術等五大重點。德國分析了世界高技術發(fā)展態(tài)勢，提出2l世紀的9大重點領域，首選就是新材料，在總共研發(fā)的80個課題中，屬于新材料的占到24個。

當前，世界各國重點發(fā)展和研究的軍用新材料，主要包括信息材料、能源材料、納米材料、先進復合材料等。其目的就是要最大限度地用材料的高性能支撐武器裝備的高性能和新功能。

記者：當前軍用新材料技術研究的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在哪些方面？

肖加余：在支撐新軍事變革和武器裝備迅速發(fā)展的過程中，軍用新材料發(fā)展趨勢表現(xiàn)在以下方面：一是復合化，通過微觀、介觀和宏觀層次的復合，大幅度提高材料的綜合性能。二是低維化，通過納米技術制備納米顆粒（零維）、納米線（一維）、納米薄膜（二維）等納米材料與器件，以實現(xiàn)武器裝備的小型化。三是高性能化，通過材料的力學性能、工藝性能以及物理、化學性能指標的提高，實現(xiàn)綜合性能不斷優(yōu)化，為提高武器裝備的性能奠定物質基礎。四是多功能化，通過材料成分、組織、結構的優(yōu)化設計和精確控制，使單一材料具備多項功能，以達到簡化武器裝備結構設計，實現(xiàn)小型化、高可靠的目的。五是低成本化，通過節(jié)能、改進材料制備和加工技術、提高成品率和材料利用率等方法，降低材料制備及應用成本。

記者：我國在新材料技術以及軍用新材料技術方面的研究情況又怎樣呢？

肖加余：我國政府對新材料的研究開發(fā)給予了高度重視，近年出臺了一系列相關鼓勵政策，建設了一批新材料研發(fā)中心和重點實驗室，規(guī)劃了一批新材料成果轉化與產(chǎn)業(yè)建設基地，特別是在一些重大科技開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化計劃中，均把新材料列為重點支持的領域之一。

國防科技大學作為全國最早開展新材料技術研究的單位之一，于2003年建成了全國唯一的新型陶瓷纖維及其復合材料國防科技重點實驗室。近年來，取得了以連續(xù)碳化硅纖維和高性能復合材料等技術為代表的一系列高水平科研成果，為我國武器裝備發(fā)展提供了重要技術支持與物質支撐，目前我們正圍繞航天航空和武器裝備發(fā)展開展軍用新材料技術研究與開發(fā)。隨著我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要的實施，我國的新材料技術將會有更快的發(fā)展。（作者：王握文 來源：國防科技大學“科普中國”共建基地）