中国超级电容器研发有突破 星战激光剑上手不是梦

原创 2015-12-25 Stephen Chen 南早中文 

中国科学家研制的新激光炮（图片来源：南华早报）

    内地科学家正研发世上储电量最多的超级电容器，若研究成功，星战电影中的武器将会成为现实。

    许多国家都已研制出定向能武器的雏型，如激光炮和磁轨炮等，但基于其体积和重量，这些武器甚少能够真正在战场上使用。

    例如波音YAL-1机载激光试验台系统，就须安装在400吨重的波音747飞机上，但其威力只限于毁灭一架细小的无人驾驶飞机。有关项目于2012年已被取消。

    有激光科学家说，这不是科学家的错。经过几十年研究，他们已把激光武器的实际体积减少到只有行李箱般大。但问题是：这些武器需要大量电力才能驱动。

    短时间内提供大量能量的存储设备称为电容器。目前被广泛使用、体积较小的电容器，包括车辆使用的起动马达及医疗用的植入物。

    激光武器和其他电动武器需要使用体积较大或相当巨型的电容器，才能储存能量和提升功率。传统上，这类电容器异常笨重，有些甚至比航运集装箱更大。

    如今，由科学家黄富强教授领导、来自北京大学和中国科学院的研究团队，据报已在电容器技术方面取得突破。他们在最新一期《科学》杂志中发表论文，解释他们的超级电容器能量密度如何可以达到每公斤26千瓦，相当于锂离子电池输出能量的130倍。

    巴亚拉－1激光炮需要一兆瓦输出功率才能发射。若使用传统技术，电容器要符合这项电力要求，其重量就要超过10吨以上。理论上，黄富强教授团队发明的超级电容器，其重量可能仅为四十公斤。

    上海复旦大学激光技术专家朱鹤元教授虽然没有参与这项研究，但表示：“若能大幅降低动力装置重量，激光系统的重量也会随之减少，如此一来就可以安装在战斗机和太空船上。＂

    “若新技术确实可行，而军方又同意使用，那么在不久的将来，我们在星球大战电影中看到的武器可能会成为现实。”

    但还有一个问题：电容器的能量存储量非常低，所以即使它们输出功率高，其持续性也未必足以对敌方目标造成致命破坏。

    黄富强教授发明的电容器已超越传统电容器极限，存储的电力达到每公斤41瓦时。虽然这个容量比锂电池小，但就相当于汽车今天使用的铅酸电池。这是世上首次出现存储量跟主流电池一样的电容器。

    这种电容器能提供更大的能源储存量，因此或能够应用于其他先进武器。

    近年在发展海军和陆军应用的电动武器方面都取得迅速发展。就以磁轨炮为例，它使用电磁力，因此弹丸可以加速至音速10倍，能击中长途目标、穿透厚身的坦克装甲，以及拦截来袭的导弹。

    正如激光炮一样，这些新武器过大过重，所以多数飞机都无法安装。美国海军曾测试世上最强大的磁轨炮，它可以发出32兆焦耳动能，而只有军舰才能承载此等重量的供电装置。

    剖面图显示，美国军方20世纪70年代就想创造一个机载激光系统。

    记者/Stephen Chen

    （翻译/ Nelson Cheng；编审/ Alison Yeung）