[科普中国]-透过原子隧道——进入微观层面的军事仿生技术

【解读军事仿生技术④】

在电子显微镜，乃至于更精进的扫描隧道电子显微镜诞生和普及之前，人类的仿生学其实还都停留在比较“宏观”的地步：生物的细胞和细胞之间、分子和分子之间到底有些什么奥秘，唯有这些看得到微观世界的“小人国之门”才能解明。

而颠覆传统意义上“仿生学”含义的变革，就正是自微观世界中迎来发端。从这里开始，人类开始尝试着分析、探明和学习几乎所有生物的奥秘，哪怕是细菌和病毒也不例外，它们都可以被投放到战场上，成为战争机器的“力量倍增件”。

图为F-16XL测试平台机，拥有类似鲨鱼皮表面的“盾鳞”结构。（来源：NASA）

坚过金石，轻比鸿毛：各式各样的仿生材料

时至今日，“蛛丝强过钢丝”早已不是什么新鲜事，但难免有读者要问：蛛丝的神话始终是“只听楼梯响，不见人下来”，到底有没有这回事呢？

当然有，蛛丝作为“高层次的复合材料”，几乎达到了组分材料配比最优化的地步，只不过由于过分复杂，现在还无法进入量产。

而比起蛛丝，其它默默无闻的生物材料其实也毫不逊色：它们都有“化腐朽为神奇”的功效，能把寻常可见的成分以特殊配比、结构糅合在一起，就能达到坚过金石，轻比鸿毛的颠覆性效果。

比方说，常见的贝壳和甲壳，其实是把碳酸钙这种常见的陶瓷材料和生物高分子结构柔和起来，这使得贝壳同时拥有极薄厚度、极轻重量，但却兼顾陶瓷的强度，又不至于很脆。应用了这一原理的复合材料已经进入到航空航天领域，成为尖端战机和火箭飞船的“新宠”。

此外，甲虫的鞘翅、蜂窝的蜜蜡板等结构，也拥有类似的特征和表现。从快速展开的战争工事、防御阵地，到滚滚前行的军车轮胎，这些仿生技术都势必在未来战场上大放异彩。

自适应、自光滑、自修复、自供电……它们都来自生物

图为在悍马吉普车上应用的新型轮胎，同时兼顾蜂窝仿生结构和自修复原理。（图片来自网络）

打坏了、用坏了就得修，这是几乎所有武器装备都要面对的老问题。但其实不论生物，光说人体自身，就有自行恢复神奇功效：划伤的皮肤往往能在几天之内结痂并长出新皮，这个过程就是所谓的“自修复”。

想要模仿细胞自行“堵漏”修复皮肤的过程，恐怕有些难。但触发细胞自修复的过程，却给了人类启示：通过在高分子材料中预先埋设包裹起来的聚合剂，高分子断裂时便会被这些聚合剂重新聚合，从而达到“自修复”的效果。

除此之外，荷叶催生了自清洁、光滑的表面材料；猪笼草催生了能够自适应、自修复和自润滑的润滑剂和表面层；变色龙催生了能够自适应变色的电子皮肤；纳米发电机源自细胞和细菌的内部结构……总的来说，在下一场战争里，我们恐怕就能见到应用这些新技术的新概念武器。

潘多拉的魔盒：模糊界限的纳米仿生技术

军事仿生技术进展到“纳米”层面，其实并不是什么特别稀奇的事。先前提到的“仿荷叶自清洁”、“自发电结构”，它们的构件距离都已经以数百纳米计。

但如果仿制的对象更小一些，从昆虫换成细菌、病毒乃至抗体，同时“工匠的手”更细一些，那么，在战场会发生什么？笔者也只能说这确实超过了现在人类对“战争”概念的普遍认知。

举个例子，目前医学界对纳米仿生技术的应用之一，便是能够非常有效结合某种毒素的“高分子抗体”，这种抗体在制备过程中会和生物抗体一样，出现匹配毒素外形的结合位点，因而能够非常高效地处理匹配的化合物。

看上去完全无害，对吧？但如果有人把这种机制反向应用，将其炮制成结合特定细胞、特定机能的“高分子生物武器”，则它的杀戮效率很可能会超越所有枪炮炸弹，甚至成为凌驾于核武器，且不受限制的存在。

出品：科普中国军事科技前沿

策划：赵清建

制作：旋钮工作室

监制：光明网科普事业部