碳纖維：軍事強國必爭之材

現代信息化戰爭既是高技術裝備之戰，也是高性能材料之戰。碳纖維性能優異，外柔內剛，兼具電學、熱學和力學等綜合特性。它強度高、韌性好，可大幅提升現代武器裝備系統作戰性能。有著低密度、高強度、高模量、耐高溫、耐嚴寒、耐摩擦、耐腐蝕、導電、抗沖擊、電磁屏蔽效果好等一系列優越的性能，除了在民用工業（例如汽車制造、機械配件、體育用品、高鐵零件等）有廣泛的使用，也是極其重要的軍事戰略材料。

 “黑色黃金”碳纖維

碳纖維起源可追溯至1860年，由英國人瑟夫·斯旺在制作電燈燈絲中發明并獲得專利。它是一種纖維狀碳材料，呈黑色，質堅硬，是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫，又能像銅那樣導電，具有電學、熱學和力學等綜合優異性能的新型材料，因其制造技術難度大、實用價值高，被業界譽為“黑色黃金”。

碳纖維“外柔內剛”，不僅具有碳材料的本質特性，又兼備紡織纖維的柔軟和可加工性，是新一代高性能增強纖維。比頭發絲還細幾倍的碳纖維與樹脂、碳、陶瓷、金屬等基體經過特殊復合成型工藝制造，即可獲得性能優異的碳纖維復合材料，能夠廣泛應用于航空、航天、能源、交通、軍用裝備等眾多領域，是國防軍工和民用生產生活的重要材料。

難上難：制造工藝復雜精細

20世紀50年代，為了解決導彈噴管和彈頭耐高溫、耐腐蝕等關鍵技術難題，美國率先研制出粘膠基碳纖維。1959年，日本近藤昭男發明了聚丙烯腈基碳纖維。由于碳纖維在軍事領域凸顯出提升武器裝備性能的優異表現，引起了軍事強國的高度重視。隨后一些國家重點投入，不斷研制出更高性能、更多品種的碳纖維。日本先后突破高強、高模性兼備等一系列關鍵技術難題，使所研制的碳纖維復合材料獨具優異的抗疲勞性能和環境適應能力，其整體水平一路領先。

強中強：國防裝備脫胎換骨

據外媒報道，傲視群雄的F-35戰斗機首飛時間一推再推，其中一個很重要原因，就是超重。為破解這一難題，洛克希德·馬丁公司采取了很多辦法，最終采用多達35%的碳纖維復合材料才大幅降低了機體重量。所以從某種意義上說，是碳纖維復合材料成就了F-35戰機。如今，碳纖維復合材料不僅成為實現高隱身性能不可或缺的基礎性材料，更成為衡量武器裝備系統先進性能的重要標志。比如，由于X-47B、全球鷹、全球觀察者、西風等飛行器應用碳纖維復合材料比例更高，使得其有效載荷、續航能力和生存能力均實現了新突破。

優中優：事關國家安全利益

外軍認為，現代信息化戰爭既是高技術裝備之戰，更是高性能材料之戰。現代武器裝備發展，隱身化、低能耗、高機動性、大載荷等趨勢凸顯，對碳纖維及復合材料性能要求越來越高。因此研制更高強度、更高模量的碳纖維和與之相匹配的高性能作戰系統，已成為軍事強國比拼尖端實力的重頭戲。目前，發達國家正在碳纖維、先進樹脂和制造技術三個方向上重點突進。

近年來，為適應我國國防建設發展需要，碳纖維及其復合材料已被列為國家重點支持的項目。專家認為，著眼未來建設完整自主的高水平產業鏈，努力把事關國家安全利益的核心技術真正掌握在自己手中，乃是實現興國強軍中國夢的必由之路。

石墨烯：引領軍事科技前沿

石墨烯是已知的最薄、最堅硬的納米材料，它幾乎完全透明，質輕且具有良好的柔韌性和超強的導電、導熱性，在微電子、光電子和新材料等高技術軍事領域有巨大的應用潛能。歐美等發達國家投入了大量資金，重點開展石墨烯在超級計算機、高靈敏傳感器、便攜電子器件和先進防護材料等與國防密切相關領域的戰略性開發，以期占據軍事前沿技術的制高點。

更細小更節能運算速度更快的石墨烯芯片

石墨烯將提高計算機的存儲和運算能力，減小體積，降低能耗

計算機是武器火控系統的核心，其數據處理和存儲能力決定著彈道計算和快速打擊的精準度。石墨烯器件制成的計算機速度比硅基微處理器高1000倍達太赫茲，在裝備設計制造模擬、戰場模擬、核爆模擬以及情報分析有重要意義，另外石墨烯器件還具有尺寸小、耗能低、發熱量少等特點。為此，美國國防高級研究計劃局早已將開發尺寸更小、計算能力更快的石墨烯基微電子裝置列入研究計劃。

石墨烯將提高傳感器的靈敏度，促進微型化

石墨烯具有優異的光學性能，經加工還可獲得高靈敏度的磁學、熱學和力學特性，是制備新型輕薄傳感器最有潛質的材料。

歐美等發達國家高度重視軍用石墨烯傳感器的研發。位于美國麻省理工學院的士兵納米技術研究所把利用石墨烯技術開發具備高靈敏度、可調光譜選擇性和快速響應特性的新一代紅外夜視系統列為研究目標。

2014年，美國密歇根大學研究者將石墨烯夾入鏡片之間，構建了一種能捕捉可見光和紅外線的傳感器。鏡片可做成比手指甲更小，結合于隱形眼鏡中，未來這種智能隱形眼鏡應用于士兵可獲得夜視能力。

2015年7月，國防高級研究計劃局和陸軍研究實驗室資助美國東北大學制備了一種硼、氮、氧摻雜的石墨烯基二維材料，賦予了石墨烯熱敏性和超感光性，有助于開發體積更小、攜帶靈活的紅外熱像儀和超靈敏光探測器。

2015年8月，瑞士洛桑聯邦理工學院的研究者宣稱正在開發可拾獲一個光子的石墨烯超感光探測器，這種探測器對從近紅外到X射線的寬光譜范圍都有響應，比常規的硅基光電探測器靈敏度高上千萬倍，可用于軍用夜視系統、太空望遠鏡，乃至光量子計算機。

美國馬里蘭大學開發的基于石墨烯傳感器的可看穿墻的眼鏡

石墨烯將提高裝備的防護性能和隱身能力

石墨烯具有優越的力學性能，在抗彈防護方面具有廣泛的應用前景。2014年，美國萊斯大學在國防威脅降低局的支持下進行了石墨烯抗沖擊研究，發現石墨烯受到硅石球高速沖擊時能迅速分散沖擊力，吸收入射能量的能力比鋼強十倍，是凱芙拉纖維的兩倍。將石墨烯與其它輕質高強材料復合，有望獲得高性能輕型裝甲系統。2015年5月，意大利特倫托大學的研究人員發現石墨烯能顯著增強蜘蛛絲的強度，復合絲可達天然蛛絲強度的3.5倍，是單兵防彈衣的高性能材料。

鑒于石墨烯的輕質高強特性和熱、電性質，石墨烯還可用于隱身防護領域。2013年，美國加州大學制備了石墨烯基紅外隱身涂層，通過改變反射光的波長來實現紅外隱身。這種材料可大面積涂覆于結構和平臺表面，實現軍事偽裝。另外，歐洲防務局于2015年6月舉行專題研討會，聚焦石墨烯在復合材料防護體系和自適應偽裝涂層方面的應用潛力。