神系统:从高三开始引领科技革命

罗曼黑斯廷斯

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第145章 每一项技术,都是一场革命(上)

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半个月过去,倒也没什么大事发生。

无非就是学习的学习,工作的工作,搞事的搞事。

日子就那么一天天过去了。

“定海”项目计划也在持续推动中。

在这些天里,陈启明经过复习,虽然没有让自己的能力再上一台阶,但是已经对仿生无人机组的有了新见解。

一个一个来说,首先是无人机组的“母舰”魔鬼鱼无人机。

作为机群的母舰与基石,它的拟态必须兼顾宏观的形态与微观的细节。

在这点上,陈启明发明了一种量子点-液晶弹性体复合薄膜作为动态光学伪装蒙皮。

这层蒙皮由数亿个内置的微型量子点发光单元构成,其下是遍布毛细管网的结构。无人机通过主动扫描上方海面的光强和图案,将这些信息实时投射到蒙皮上,实现自上而下的“透视伪装”,从海面上看,它与海底背景完全融合。

这层蒙皮表层还可以模拟真实蝠鲼皮肤的仿生mucus分泌系统,持续释放一种由水凝胶基体制成的无菌润滑液,这不仅还原了真实海洋生物的滑腻触感,更能有效减少航行阻力,并防止海洋生物附着。

在机体的主体结构上,采取的则是介电弹性体“人工肌肉鳍”。

巨大的胸鳍并非整体摆动,而是由数万个独立的介电弹性体单元矩阵驱动。通过程序控制不同区域的单元依次收缩舒张,形成一种仿生波动,动力来源分散且无声,彻底消除了传统螺旋桨的噪音和涡流。

其中,还内置一套生物声纹库,能够模拟从幼年到成年蝠鲼的各种游动声音、甚至摄食时的高频振动,其声学特征与真实生物无异,以此欺骗所有人。

同时,无人机还搭载了内生式载机舱。

采用可变刚度聚合物与相变材料,使其背部模块化平台平时与蒙皮无异,柔软且有弹性。需要释放或回收子无人机时,特定区域通过电流触发可变刚度聚合物瞬间变硬,形成稳定的平台;内部的相变材料在通电后从固态变为液态,形成一个光滑的出口通道,子无人机如“新生”般被轻柔推出,整个过程如生命体的自然行为。

接着,对于“水母”侦察-干扰者

陈启明采用了细胞级水凝胶仿生架构,这是一种与真实水母细胞成分类似的改性明胶-藻酸盐复合水凝胶,内部嵌入与水体折射率完全匹配的二氧化硅纳米纤维网络作为支撑和电路通道。这使得它在光学上和周围海水几乎没有界限。

这种非金属的凝胶体质和内部充满水的空腔结构,能允许声波和雷达波无损穿透,而非反射,因此在声呐和雷达屏幕上,它就是一个微不足道的背景信号。

在“器官设计”上,陈启明采用的并非硅基芯片,而是建立在离子晶体管基础上的液态电路。信号传递依靠的是离子迁移,与生物神经的电信号本质相同,几乎无法被现有的电子侦察设备探测。

其触手是液态金属天线,在需要时瞬间成形,释放超强定向电磁脉冲后,液态金属滴落,重新融入凝胶触手中,不留任何物理证据。

在蒙皮设计上,还添加了蒙皮自身的振动,发出与海洋背景噪音完全融合、但能覆盖特定频段的仿生伪装声波,实现对敌声呐的“致盲”。

“章鱼”作业者的设计上也别有一番风味。

主体结构的材料选择上,采用电致变色纳米胶囊与微流体通道实现动态色素细胞皮肤。

皮肤分为三层:最外层是光敏层,实时感知环境光色;中间是显色层,包含数亿个充满不同色素的微流体腔室,通过微泵控制色素混合与分布;最内层是结构色层,通过光子晶体的自组装与拆解,实现金属光泽或虹彩等复杂色泽。三者结合,能在0.5秒内完成对任何背景的像素级模仿。

整体骨架采用tensegrity结构驱动的伪肌肉系统。其机械臂核心是一个张拉整体结构。

由一系列不可伸缩的碳纤维杆(相当于骨骼)和可智能收缩的形状记忆聚合物纤维(相当于肌肉)组成的自平衡网络。通过程序精确控制数千根“肌肉纤维”的收缩,即可实现无限自由度的变形、伸长、扭曲,并能刚性化以提供巨大的抓取力。

触手上,还有仿生吸盘与微操作。

吸盘表面并非简单的真空吸附,而是覆盖着数百万个碳纳米管阵列,通过调节纳米管与物体表面的范德华力,实现在干、湿各种表面上的超强吸附。每个吸盘都集成了量子隧穿触觉传感器,能感知到纳米级别的压力变化,从而实现“盲操作”也能不损坏目标。

对自由人,“旗鱼”与“金枪鱼”巡弋者,则是这款无人机组流体动力学的巅峰杰作。

陈启明采用微阵列自适应仿生鳞片实现活体皮肤与减阻边界层。

它们的皮肤覆盖着数以亿计的微观柔性鳞片,每片都连接着一个微型的介电弹性体促动器。当传感器探测到机身表面水流从层流变为湍流时,对应区域的鳞片会立即微微竖起或伏倒,主动“梳理”水流,将湍流扼杀在萌芽状态,实现持续的超低阻力航行。

真实鱼类是恒温或异温的,其肌肉产热会形成特定的红外信号。

这两款无人机则是在“肌肉”(即驱动单元)中嵌入了大量的微胶囊相变材料。当电机发热时,热量被pcm吸收用于熔化;当需要模拟金枪鱼等温热肌肉时,系统则控制pcm凝固,精准释放热量,使其红外热成像与真实大型鱼类完全一致。

可以说,每一款仿生无人机根据身份、任务的不同,在材料上都有着很大的不同,而且为了满足陈启明的完全仿生要求,更是研发了多种材料和技术。

可以说,这里的每一款仿生无人机采用的材料与技术,拿到外面去,都是一件“大杀器”,随便拿出一个成果都够发一篇影响因子无敌高的论文。

而且这只是材料与结构系统的设计,还有动力、能源、感知、控制、通信系统的设计……

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