一、微型军战场逞威
“反恐”以来，塔利班虽然已一败涂地，但捉拿行踪诡秘、昼伏夜出，放弃了使用“丰田陆地巡洋舰”防弹车，改用骡马或步行在山间小道的本.拉登如同大海捞针。显然，美国光靠卫星侦察和航空侦察是不够的，在阿富汗复杂的地形条件下，只有深入地下的侦察手段才会最有效。为了探测本.拉登藏身之处，美军在阿富汗境内大批散布了小如黄豆、状如树叶的微型地面传感器，甚至还在空投的人道主义食品中暗藏了这种传感器，希望通过这样的天罗地网来发现本.拉登的行踪。
在武器准备研制上追求“大而全”并非是最佳选择。随着武器袖珍化和微型军上战场，将出现小鱼吃大鱼的新时代。
美国国防部的研究人员正运用微型系统和袖珍化的新科技，研究发明高科技袖珍武器，制造“微型军”。他们采取的战略是，廉价的“小鱼”可大量使用，使其神不知鬼不觉地潜入敌军阵地，汇集情报或发动攻击，无须动用大军，就让敌人溃不成军。
设计中的“微型军”，包括看似小草的“间谍草”，装有敏锐的电子侦察仪器、照相机和感应器，具有人类的眼力，更可侦测出坦克出动时产生的震动和声音，再将情报传回总部。空军可在敌军可能部署的原野上，空投数以万计的“间谍草”，即可不费吹灰之力，掌握敌军动向。
科学家还透露：一种如钱币大小的袖珍遥控飞机，机上装有超敏锐感应器，可闻出柴油引擎排出的废气，并可在夜间拍摄红外线照片， 或把敌军的坐标位置传回导弹发射单位，协调奇袭作业。
更可怕的是发展中的“蚂蚁雄兵”，只有一般蚂蚁大小，却具有可观的破坏力，让小雄兵不知不觉潜进敌军总部，有些“蚂蚁”可装上搜集情报的感应器，有些则装上炸药，专找电脑网络或电线下手。机械蚂蚁的火力足以炸毁各种重要通讯线路。袖珍遥控飞机是“微型军”阵营发展最快的军种，目前已设计完成，并获得专款补助，将进行大量生产。
微型发动机开发成功，是微型系统科技重大成就，也是“微型军”能够成功实现的主要原因。俄亥俄州的凯斯西方预备大学的科学家，最近向美国中央情报局展示他们所研制的微型发动机，小到令人惊讶的地步 ── 1000台发动机竟然可装进5cm2的空间。
耐人寻味的是，数十年来美国尖端的国防科技均是由军方基于需要才推动研制的，然而，“微型军”的关键科技却是由民用商业机构开发出来，再应用到国防武器上，这也是美国国防科技第一次利用民用商业科技，如：汽车安全气囊科技、车上夜间荧幕系统及海底钻油专用的迷你潜艇等，都被军方挪用去研制袖珍武器。
美国官员指出，为加大破坏力，数十年来武器越造越大，却也容易遭攻击。武器袖珍化是一项革命，道理很简单：如果美国十几艘航空母舰毁了四五艘，可能会重创美国军力。但如果以这笔钱来发展袖珍武器，那么将可以量取胜，毁100艘袖珍舰艇或飞机，也无关紧要。
五角大楼的武器专家告诫说：新世纪的战士可能要带放大镜上战场才不会吃亏!
上述听似神话般的“袖珍武器”，如今在纳米技术的推动下，都已经或即将变为现实。
二、微型装置及其纳米技术概念
尽管纳米技术在当今的研究领域发展迅速，但在现实生活中的大多数人们心目中还比较陌生。因为，其一是纳米技术的迅速发展不过是近十几年的事情。其二是纳米技术及其研究成果多数处于实验阶段，距推广普及应用还有不少差距。
那么，微型装置是个什么概念呢?我们知道，现在衡量各种装备仪器时通常使用“米（m)”这个长度单位来表达。遇到较小尺寸的装置和仪器时，常用1／100米(1cm)、1／1000米(1mm)、1／10000000米(1μm)来表示。倘若遇到更微小的装置时，科学家和工程技术人员也不犯愁，他们可以采用纳米来度量。1纳米(nm)＝1／1000μm＝1／1000000000m(即十亿分之一米)。通常人的头发丝直径约为7万纳米。
目前，世界各国比较公认的说法是：把装置或仪器尺寸在10~1mm之间的，称为微型装置；把尺寸在1mm~1μm之间的，称为微米装置；当尺寸在1μm~1nm或小于1nm时，称为纳米装置。
由此可见，微、纳米装备主要是指尺寸在1mm以下的装备。这与我们所见到的各种装备无论在尺寸，还是性能上均大相径庭。
由于纳米材料的尺寸介于原子、分子和块材之间，表现出了众多的新颖现象、奇特效应和特异性质，因而迄今尚有许多领域未被人们充分认识。目前各国制造纳米装置或仪器所使用的材料称纳米材料，而纳米材料通常包括纳米微粒和纳米固体。
纳米微粒是那些尺寸在1~100nm之间的纳米粉体。这些粉体可以是金属、合金、陶瓷或高分子材料。现今各国制造纳米微粒主要采用物理方法、化学方法和综合方法等，例如激光诱导化学沉积、等离子体、加强化学沉积之类的方法。以纳米微粒作为基本单元，可以进一步加工成：零维纳米材料——纳米粉体、一维纳米材料——纳米线性结构材料、二维纳米材料——纳米薄膜及三维纳米材料——纳米块状固体材料。
纳米固体按组成颗粒的尺寸和排列状态，可分为纳米晶体和纳米非晶体。纳米晶体是指呈晶态的纳米微粒；而纳米非晶体则由具有短程序的非晶态纳米微粒组成。一般来说，单相纳米微粒构成的纳米材料称为纳米相材料；不同材料的纳米微粒或不同相的纳米微粒构成的纳米固体被称为纳米复合材料。
采用溶胶——凝胶方法可合成零维纳米晶体材料——原子团；采用化学汽相沉积方法可合成一维纳米晶体材料——线状结构；采用汽相沉积或电化学沉积方法可合成二维纳米晶体材料——层状结构(多层)；采用气体凝聚或机械合金方法可合成三维纳米结晶材料——结晶体。
那么纳米材料有哪些神奇特性呢？纳米装置或仪器之所以神奇无比，不仅在于它的微小精细，还在于纳米材料的一些超常特性。当物质颗粒达到纳米尺寸时，就会具备常规晶粒材料所不具备的奇异特性和反常特性，展现出引人注目的应用前景。
特性之一：表面与界面效应。 纳米微粒尺寸小，表面积大，表面原子占相当大的比例。随着粒子直径的减小，表面原子所占的比例数迅速增大。例如粒子直径为10nm时，微粒包含4000个原子，表面原子占40％；粒子直径为1nm时，微粒包含有30个原子，表面原子占99％。主要原因就在于粒子直径减少，表面原子数量增多。再例如，粒子直径为10nm和5nm时，比表面积分别为90m/g和180m/g。如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空气中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体，等等。
特性之二：微尺寸效应。当纳米微粒尺寸与光波波长、德布罗意波长、超导态相干长度等特征尺寸相当或者更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁、热力学等性能呈现出“新奇”的现象，显现出与传统材料的极大差异。例如铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20nm时却开始导电。再譬如，高分子材料加纳米材料制成的刀具比金刚石制品还要坚硬；陶瓷在常温下很脆，而纳米陶瓷却有良好的韧性等。
特性之三：量子尺寸效应。当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由准连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能与宏观材料显著不同。如纳米金属微粒在低温条件下会呈现出电绝缘性和吸光性。
美国赖斯大学的一个研究小组，研制成功一种新型金属纳米粒子。这种金属纳米粒子有一个绝缘的内核，表面覆有一层薄薄的金。根据核和外壳的不同尺寸，它能够吸收可见光和红外线。
由于金属纳米粒子吸收光线的能力非常强，在1.1365kg水里只要放入千分之一28.35克这种粒子，水就会变得完全不透明。
特性之四：宏观量子隧道效应。由于量子力学作用，在纳米微粒中，会出现与微观粒子的量子隧道效应相似的宏观量子隧道效应。因而产生一些特殊的物理现象和磁现象。
宏观量子隧道效应的研究对基础研究及应用实践有着十分重要的意义。1981年宾尼和罗雷尔博士发明了扫描隧道显微镜，并因此于1986年获得了诺贝尔物理奖。这种显微镜是一种新型表面分析工具，具有空间的高分辨率，其横向分辨率可达0．1nm，纵向分辨率可优于0．01nm。它能直接观察到物质表面的原子结构，从而实现了人们梦寐以求的愿望，真正把人们带到了微观世界。
基于扫描隧道显微镜的基本原理，现在已经发展起来了一系列扫描探针显微镜，如原子力显微镜、磁力显微镜、弹道电子发射显微镜等。
原子力显微镜能探测针尖和样品之间的相互作用力，可达到原子级的空间分辨率，同时也可以作为纳米制造的手段。
弹道电子发射显微镜可以在纳米尺度无损的情况下对表面下的界面电子性质进行谱学研究，并能以高分辨率成像，在其界面上进行纳米加工。
三、纳米武器驰骋战场
未来的战场从太空、空中、地面、水面及水下，将大量充斥着形形色色的纳米武器。采用纳米技术，雷达在体积缩小数十倍的同时，可使信息处理能力提高数百倍，将超高分辨率合成孔径雷达安放在卫星上，可进行高精度对地侦察；利用量子器件制造出的全固态化、智能化的微型惯导系统，可使制导武器的隐蔽性、机动性和生存能力大幅度提高。
1．纳米卫星崭露头角
由于微米／纳米技术的发展与应用，使得那些曾经安装在大型航天器上的零部件体积和重量得以大大减小，因而可利用它们来研制和装配非常小的卫星。一些科学技术发达的国家特别是美国近几年一直在加紧研制微小型卫星和纳米卫星。
纳米卫星是一种尺寸小到最低限度的航天器，重量在0.1kg以下。它是以数个纳米卫星作为基本单元，以局部星团或分布式星座的形式部署在太空中不同的轨道，彼此之间通过遥测、遥控的方法互相连接，形成内在有紧密联系的星座来完成原来一颗常规卫星所具有的完整功能。
纳米卫星的核心部件是静电微电机、激光陀螺仪、传感器和发射机等，这些部件都集成安装在半导体圆片上，硅纳米卫星装配成后，高约为10cm、直径约为15cm。上千颗这样的卫星，只需要用一枚小型运载火箭就可以将它们全部发射升空，并形成一个多轨道的星座系统，该系统足以保证对地球上任意一点实施连续覆盖。如果使用太阳同步地球轨道，可以实现连续不间断地对地球目标监视和信息转发。使用约18条等间隔轨道，每条轨道上部署36颗卫星，就可以覆盖地球上所有的点，并能保证每点上至少有一颗处于地平面300km以上的卫星。对于地球上任意一点，每2.65min 将能看到一颗新卫星出现，每42min将有一颗卫星重复过顶。而且纬度越高，覆盖率越大。
纳米卫星所具有的优势是多方面的。它采用了微机电系统中的多重集成技术，利用大规模集成电路的设计思想和制造工艺，可将机械部件像电子电路一样集成起来，而且把传感器、执行器、微处理器及其他电子和光学系统都集成在一个极小的几何空间内，形成机电一体化的具有特定功能的卫星部件或分系统，使整个装置既轻小、坚固，可靠性又高。
纳米卫星的研制和装配不需要大型的实验设施和大跨度的厂房，一般在大学、研究所的实验室里就可以进行，从而给研制和装配工作带来了极大的方便，降低了研制和建造费用。此外，由于纳米卫星整体功能是由星座来完成的，而不是靠纳米卫星中某一个基本组合模块(即子卫星)来执行。因此星座中如果某子卫星损坏后虽然会降低某些功能，但不会影响全局，只需通过置换损坏的部分即可得以修复，可以避免承受大的损失和系统失败所带来的风险，使可靠性大大增加。纳米卫星还具有相当的可重组性：由于它主要借助微机电系统技术和专用集成微型仪器技术，因此可把常规卫星上的很多部件，如气相层析仪、环形激光光纤陀螺、固体图像传感器和微波发射机，以及电动机等部件做得很小，并集成在半导体基体上，制成纳米卫星的基本组合模块。这些基本的组合模块组成分布式配置的星座，可以根据需要改变其排列顺序或增减某些小模块，从而使卫星星座具有不同的功能，完成不同的任务。纳米卫星体积小，生存能力强，对方难以在太空寻觅并打击它，即使遭受攻击也不会丧失全部功能。
在纳米卫星技术的发展进程中，始终走在最前列的是美国桑迪亚国家实验室。该实验室尤其在研制纳米卫星方面具有很强的技术实力。1998年，这家实验室就曾投资100万美元专门从事纳米卫星的研究和发展。目前该实验室的工程师已确定了一种实验性纳米卫星的体系结构，此体系结构的纳米卫星可演变成一个由约120颗高数据率通信卫星或侦察卫星组成的星座。
2．纳米飞行器初露锋芒
1982年，在美国举办的一次军事技术研讨会上，资深科学家奥金斯汀领导的课题组提出研制微型飞机的构想。此后美国一些著名的研究机构，如佐治亚州理工大学、加利福尼亚州的锡米谷航空公司、瓦伊伦门特航空公司等都相继开展了这项研究工作。
几年前，美国一种翼展为80cm的微小飞机已经问世了。现在已研制翼展仅有15cm甚至更小的微型飞机。这种飞机具有良好的续航能力，能进行远距离、长时间的飞行。德国近年已研制出只有黄蜂般大小的直升机，这些昆虫般大小的飞行器能通过较小的缝隙，飞入室内并沿着墙壁缓缓飞行而不易被人发现。
人们希望微型或小型飞机既飞得远，又尽可能的小，同时还不易被对方发现。研制同时具有这三种优点的飞行器目前还存在一定难度，主要表现为：
一是空气动力问题。一些专家通过研究和试验后认为，微型或超微型飞机采用常规机翼，难以得到足够的升力，因而极易发生“倒栽葱”现象。问题主要出在翼弦上，即翼弦过短，例如微型飞机的翼展只有15cm时，它的翼弦不到8cm，翼弦短，再加上飞行速度较慢，自然就无法获得足够的升力。一般来说，在常规机翼情况下，飞机飞得越慢，要求机翼的弧高越大。一架喷气式客机着陆时，往往通过调整机翼前缘的缝翼和机翼后缘的三翼。这种机翼是在计算机上设计的，由塑料制成，表面覆盖有一层聚酯膜。机翼的最大高度为10cm。有关专家认为，一旦这项技术过关，今后还可将飞行昆虫身上的塑料零件设计成空心的，这样空气就可以从中间吹过。
以上所举的只是几种典型的微型飞行器。对此，有关军事专家早已做出预测，微型或超微型飞行器将是现在各种微型武器中发展最快的一种。目前机上的各项技术已渐趋成熟，并可望在不久的将来大批量生产。
3 .传感器军事领域显身手
纳米超微粒呈现黑色，具有较强的吸收红外线的能力，而且表面积大，表面活性高，对其周围的温度、光、湿度等环境条件十分敏感，因此是传感器理想的应用材料。80年代，日本的松下电器公司率先开发了氧化锡超微粒传感器，接着又开发了光传感器。
传感器中重要的一类是化学传感器，而气体传感器又是化学传感器的重要组成部分。气体传感器是利用金属氧化物随周围气体组成的改变，致使电阻等发生变化来对气体进行检测和定量测定的。作为气体传感器的微粒通常为一至几微米，而且粒子越小，比表面积越大，这样表面与周围接触而发生相互的作用越大，敏感度越高。用氧化锡膜制成的气体传感器，可用作战场化学剂报警、可燃性气体泄漏报警和湿度变化预报等。不仅如此，纳米氧化锡膜能够随着温度的变化而有选择地检测多种气体，如在66.7Pa的氧气中生成的膜，当温度升高时，能够分别有选择地检测出水气、乙醇和异丁烷等气体。这种膜对水气尤其敏感，而对异丁烷气体却不太敏感。
超微粒传感器中还有一种极突出的传感器，即红外传感器。由金超微粒子沉积在基板上形成的膜就成为性能突出的红外线传感器，金超微粒子膜具有很强的从可见光到红外线整个范围的光吸收率，大量的红外线被金膜吸收后转变为热，由膜与冷接点之间的温度差可以测出温差电动势，因此可制成辐射热量测量器，战场上可测出敌方人员、武器装备等与背景之间微弱的温度差。
4. 纳米为核生化监测安装“火眼金睛”
核、生、化武器以与常规武器截然不同的危害程度和破坏威力，曾令各国谈其色变，想尽种种方法对它们观测、侦察、防护、洗消和预防。
怎样才能最好地完成核生化的探测与侦察呢?怎样才能做到探测侦察时的安全、及时、可靠呢?纳米装备的问世，为解决上述问题找到了有效的途径。
“蚂蚁”毒剂报警器将是未来战场上探测化学毒剂的一颗新星。它能由多种平台投放和布放，其中隐身飞机和直升机是最理想的，隐身飞机或直升机隐蔽在预备探测侦察的地域上空，投下数量众多的“蚂蚁”毒剂报警器，这些“蚂蚁”可以依靠自身蓄电量大、效率高的电池和可放大电流的电路系统，在1km的范围之内探测侦察。“蚂蚁”身上的探测装置，是利用毒剂特定的化学或生化反应、或某种物理作用来检测的。一旦探测到毒剂，“蚂蚁”身上的报警装置便会迅速发出音响信号和视觉信号，即十分清晰、准确的声光报警信号，以引起探测中心或指挥部的警惕和注意。
纳米自动测量仪器“机器虫”，具有很高的灵敏度和探测本领：当它固定不动时，能够通过采用测量核爆炸激发的电磁脉冲、光脉冲、空气冲击波、次声波、地震波等信息，以确定核爆的各种参数，确保安全；当它移动或机动时，能够通过测量核爆炸光脉冲最小照度的到来时间或冲击波负压的持续时间，来确定当量，它也可根据测量冲击波的到达时间，确定爆心位置，或者通过测量核爆电磁脉冲，来确定爆心位置，测量分析光脉冲波形特征，以确定核爆方式。成千上万的纳米自动测量仪器可以由无人驾驶飞机投掷到离核爆炸地点最近，而不易受损毁的区域。
四、眺望纳米级战争
专家指出．由于纳米技术在军事上的广泛运用，很可能会爆发纳米级战争。因此，目前世界各国军界对此态势发展都十分关注和重视。
目前世界主要军事大国相继制定了项目繁多的军用纳米技术开发应用计划，诸如用纳米技术研制新型导航与制导系统、新概念太阳能光电转换器件，以加速武器装备小型化、信息化和一体化进程；研制性能独特的纳米隐身材料，促进隐身兵器的发展；开发专用集成微型仪器，制造尺寸微小到最低限度的纳米卫星等等。一些军事大国还开始实施了利用纳米技术开发微型武器的军事计划。据外刊报道，美国国防部正在利用纳米技术研制一种微型间谍飞行器。该飞行器只有6英寸长，能长时间持续飞行，它既可在建筑中飞行，也可附在建筑物或设备上进行侦察，收集情报信息，它将成为对敌封闭设施进行侦察和军事对抗的理想工具。另外由于其体积甚微，雷达很难发现，所以现有任何武器也对它奈何不得。他们还研制了一种微型攻击机器人，由传感系统、处理和自主导航系统、杀伤机制通信系统和电源系统组成。当它接近目标时，能迅速“感觉”到敌方电子系统的准确位置，并自动渗入实施攻击。此外，西方一些国家还在研制“蚂蚁雄兵”，虽然只有蚂蚁般大小，却具有很强的破坏能力，它们的背部装有微型太阳能电池，身上带有微型感应器或微型高效炸药，能神不知鬼不觉地潜入敌指挥机构，搜集情报或炸毁其计算机网络和重要通信线路。据悉，正在研制中的微型武器还有“墙上的苍蝇”、“蛰人的黄蜂”、“间谍草”、“袖珍遥控飞机”等。
目前，尽管纳米技术尚不十分成熟，在军事上的应用多属理论探讨和科学实验阶段，但它却有着十分诱人的前景。可以预料，随着纳米技术的不断发展和完善，必然会有更多、更先进的微型武器出现。据美国五角大楼的武器专家预计，充分利用纳米技术这一世纪之交异军突起的高新技术，五年内将有一批微型武器列装服役，十年内可望实现大规模部署。届时战场上将会出现“小鱼吃大鱼”、千万种微型武器称雄于天下的怪异现象。