【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,人類開始嘗試着分析、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測試平台機,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,在下一場戰爭里,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。