透過原子隧道——進入微觀層面的軍事仿生技術

2020-11-20 光明網

【解讀軍事仿生技術④】

在電子顯微鏡，乃至於更精進的掃描隧道電子顯微鏡誕生和普及之前，人類的仿生學其實還都停留在比較「宏觀」的地步：生物的細胞和細胞之間、分子和分子之間到底有些什麼奧秘，唯有這些看得到微觀世界的「小人國之門」才能解明。

而顛覆傳統意義上「仿生學」含義的變革，就正是自微觀世界中迎來發端。從這裡開始，人類開始嘗試著分析、探明和學習幾乎所有生物的奧秘，哪怕是細菌和病毒也不例外，它們都可以被投放到戰場上，成為戰爭機器的「力量倍增件」。

圖為F-16XL測試平臺機，擁有類似鯊魚皮表面的「盾鱗」結構。（來源：NASA）

堅過金石，輕比鴻毛：各式各樣的仿生材料

時至今日，「蛛絲強過鋼絲」早已不是什麼新鮮事，但難免有讀者要問：蛛絲的神話始終是「只聽樓梯響，不見人下來」，到底有沒有這回事呢？

當然有，蛛絲作為「高層次的複合材料」，幾乎達到了組分材料配比最優化的地步，只不過由於過分複雜，現在還無法進入量產。

而比起蛛絲，其它默默無聞的生物材料其實也毫不遜色：它們都有「化腐朽為神奇」的功效，能把尋常可見的成分以特殊配比、結構糅合在一起，就能達到堅過金石，輕比鴻毛的顛覆性效果。

比方說，常見的貝殼和甲殼，其實是把碳酸鈣這種常見的陶瓷材料和生物高分子結構柔和起來，這使得貝殼同時擁有極薄厚度、極輕重量，但卻兼顧陶瓷的強度，又不至於很脆。應用了這一原理的複合材料已經進入到航空航天領域，成為尖端戰機和火箭飛船的「新寵」。

此外，甲蟲的鞘翅、蜂窩的蜜蠟板等結構，也擁有類似的特徵和表現。從快速展開的戰爭工事、防禦陣地，到滾滾前行的軍車輪胎，這些仿生技術都勢必在未來戰場上大放異彩。

自適應、自光滑、自修復、自供電……它們都來自生物

圖為在悍馬吉普車上應用的新型輪胎，同時兼顧蜂窩仿生結構和自修復原理。（圖片來自網絡）

打壞了、用壞了就得修，這是幾乎所有武器裝備都要面對的老問題。但其實不論生物，光說人體自身，就有自行恢復神奇功效：劃傷的皮膚往往能在幾天之內結痂並長出新皮，這個過程就是所謂的「自修復」。

想要模仿細胞自行「堵漏」修復皮膚的過程，恐怕有些難。但觸發細胞自修復的過程，卻給了人類啟示：通過在高分子材料中預先埋設包裹起來的聚合劑，高分子斷裂時便會被這些聚合劑重新聚合，從而達到「自修復」的效果。

除此之外，荷葉催生了自清潔、光滑的表面材料；豬籠草催生了能夠自適應、自修復和自潤滑的潤滑劑和表面層；變色龍催生了能夠自適應變色的電子皮膚；納米發電機源自細胞和細菌的內部結構……總的來說，在下一場戰爭裡，我們恐怕就能見到應用這些新技術的新概念武器。

潘多拉的魔盒：模糊界限的納米仿生技術

軍事仿生技術進展到「納米」層面，其實並不是什麼特別稀奇的事。先前提到的「仿荷葉自清潔」、「自發電結構」，它們的構件距離都已經以數百納米計。

但如果仿製的對象更小一些，從昆蟲換成細菌、病毒乃至抗體，同時「工匠的手」更細一些，那麼，在戰場會發生什麼？筆者也只能說這確實超過了現在人類對「戰爭」概念的普遍認知。

舉個例子，目前醫學界對納米仿生技術的應用之一，便是能夠非常有效結合某種毒素的「高分子抗體」，這種抗體在製備過程中會和生物抗體一樣，出現匹配毒素外形的結合位點，因而能夠非常高效地處理匹配的化合物。

看上去完全無害，對吧？但如果有人把這種機制反向應用，將其炮製成結合特定細胞、特定機能的「高分子生物武器」，則它的殺戮效率很可能會超越所有槍炮炸彈，甚至成為凌駕於核武器，且不受限制的存在。

出品：科普中國軍事科技前沿

策劃：趙清建

製作：旋鈕工作室

監製：光明網科普事業部

來源： 科普中國-軍事科技前沿

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