O revoluție în tehnologia militară. Aceste cuvinte sunt asociate în primul rând cu superarmele, tancurile laser, software de nouă generație, inteligența artificială. Cu toate acestea, în viitorul apropiat, industria militară așteaptă o lovitură de stat în sfera unui substitut mai puțin, dar nu mai puțin important - în uniforma militară. Armatele lumii sunt pe cale să introducă o uniformă militară complet nouă.
Se presupune că forma „inteligentă” va începe să apară în masă în armatele din diferite țări în următorii 7-10 ani. Acum, mai multe țări sunt implicate în dezvoltarea de țesături Hi-Tech și îmbrăcăminte bazate pe aceasta.
Țesăturile „inteligente” condiționate pot fi împărțite în mai multe tipuri:
1. Pasiv. În acest caz, materialul colectează și transmite utilizatorului doar informații pentru acțiunile ulterioare.
2. Activ. În acest caz, țesătura HiTech nu numai că primește informații, dar reacționează, o parte din date sunt transmise către un computer personal, care dă un semnal pentru a elabora funcționalitatea conform unui algoritm dat.
3. Interactiv. Țesătura inteligentă nu numai că colectează informații, dar reacționează și se adaptează în conformitate cu schimbările externe. În special, armurile și plăcile de protecție create folosind aceste tehnologii vor putea să-și restabilească caracteristicile de forță în timpul luptei. Sau materialul uniformei s-ar putea întări, creând, de exemplu, o atelă pentru un membru rupt.
Există multe cereri privind țesăturile inteligente
Câteva cerințe serioase sunt impuse formei promițătoare a noii generații. De exemplu, pe de o parte, va „respira”, dar pe de altă parte, este conceput pentru a proteja împotriva unor pericole precum virusurile și armele chimice. Care sunt motivele acestor cerințe?
În primul rând, costumele moderne de protecție biochimică sunt o formă extrem de incomodă pentru câmpul de luptă. Sunt voluminoase și sigilate ermetic. Corpul unui soldat transpiră abundent din cauza acestui din urmă factor. De asemenea, echipamentul aferent nu este foarte convenabil. Supraîncălzire, epuizare … Eficacitatea trupelor care acționează în astfel de veșminte este redusă din cauza oboselii soldaților, a distragerii acestora față de inconvenientele cotidiene.
Soluția la această problemă este echipamentul de protecție care „respiră”: permite trecerea aerului și, în special, permite evacuarea vaporilor de apă. Drept urmare, transpirația, principalul mecanism de răcire al corpului uman, se poate evapora. Cu toate acestea, mecanismul trebuie să blocheze agenții chimici și biologici. Și aici intervine așa-numita tehnologie. „A doua piele”. Dar această tehnologie este de fapt doar un element al unei schimbări mai revoluționare în forma sa modernă. Vorbim despre o țesătură bazată pe nanotuburi de carbon.
Lățime - mai puțin de 5 nanometri
Carbonul este unul dintre cele mai căutate și cunoscute „materiale de construcție” din chimie. În special, chimia organică se bazează în mare parte pe utilizarea acestui element particular al tabelului periodic.
Cu toate acestea, tocmai datorită capacității lor de a funcționa ca conducte, scrie Anne M. Stark de la Laboratorul Național Livermore. Lawrence (Universitatea din Berkeley, SUA), cercetătorii dezvoltă țesături cu membrane care includ nanotuburi de carbon.
Nanotuburile sunt de cinci mii de ori mai mici decât diametrul unui fir de păr uman. Acestea oferă canale prin care pot trece vaporii de aer și apă, dar blochează și agenții biologici.
- spune Stark: cuvintele ei sunt citate de news.com.ua.
În plus, companiile de tehnologie specializate în securitatea aerospațială și globală (de exemplu, Northrop Grumman) finanțează activ cercetarea în acest domeniu în colaborare cu laboratoare academice și guvernamentale.
Utilizarea nanotuburilor de carbon nu se limitează la tehnologia a doua piele; dezvoltatorii văd utilizarea lor pe scară largă în alte inovații, inclusiv electronice flexibile, componente aerospațiale avansate și chiar dezvoltarea potențială a ascensoarelor spațiale.
Carbonul a atras mult timp oamenii de știință
Potențialul carbonului a atras mult timp oamenii de știință; au reușit să obțină primele nanotuburi reale în 1991. Construit din atomi de carbon legați, cu utilizarea tehnologiilor adecvate, tuburile pot servi drept bază pentru un material ai cărui pori sunt doar de câteva ori mai mari decât diametrul atomilor individuali.
Chiar și virușii sunt prea voluminoși pentru a pătrunde în astfel de țesuturi. În același timp, aerul și vaporii de apă trec atât de liber încât țesătura „respiră” mai bine decât țesăturile comerciale populare precum Gore-Tex.
În același timp, agenții chimici sunt mai compacți și pot chiar aluneca printr-un nanotub. Soluția este de a face nanotuburile inteligente, echipându-le cu grupuri funcționale de molecule care acționează ca gatekeepers pentru a bloca amenințarea. Potrivit liderului echipei Livermore, Quang Jen Woo, materialul „: de aici și numele menționat mai sus.
Astfel, țesutul va putea bloca agenți chimici precum gazul muștar, gazele nervoase GD și VX, otrăvurile precum enterotoxina stafilococică și sporii biologici precum antraxul.
- subliniază Jen Woo.
Materiale similare au fost dezvoltate de către Biroul comun de știință și tehnologie al Agenției SUA pentru reducerea amenințărilor. Pentagonul a anunțat posibila apariție a unei noi țesături inteligente în decembrie 2016: informații despre aceasta au fost publicate de portalul Rețelei Forțelor.
Utilizarea nanotuburilor oferă și alte perspective interesante. În special, echipamentul soldatului viitorului implică faptul că elementele inteligente flexibile vor fi încorporate în uniformă, care diagnosticează sănătatea soldatului în timp real. În plus, oamenii de știință caută modalități de a ușura sistemele de luptă promițătoare prin încorporarea elementelor în uniforme. În special, aceștia sunt interesați de capacitatea de a scăpa de fire și de a oferi atât transmisie de date de mare viteză, cât și energie electrică. Tuburile nanocarbonate sunt cea mai bună alegere pentru dezvoltarea de procesoare flexibile. Cu toate acestea, interesul cercetătorilor nu se concentrează doar asupra lor.
John Ho, profesor asociat la Institutul de Inovare și Tehnologie în Sănătate de la Universitatea Națională din Singapore (NUS) și NUS Engineering, a vorbit cu Futurity despre modul în care echipa sa a reușit să creeze o țesătură inteligentă care poate fi utilizată ca conductor de semnal pentru mai multe articole purtabile dispozitive în același timp. Articolul a fost publicat pe 29 iulie anul acesta.
În prezent, majoritatea dispozitivelor utilizează Bluetooth și Wi-Fi pentru comunicarea fără fir. Cu toate acestea, aceste tehnologii scurge rapid electronica, ceea ce este inacceptabil pentru soldații aflați într-o operațiune de luptă. Armata SUA a calculat că costul încărcătoarelor de baterii poate depăși costul muniției cu arme de calibru mic, deoarece armata preferă să înlocuiască orice baterii cu altele noi în misiune.
Metamateriale
Pentru a crea o nouă țesătură Hi-Tech în Singapore, au fost utilizate așa-numitele metamateriale. Creați artificial și posedând un indice de refracție negativ, au proprietăți electrice, magnetice, optice și de altă natură.
Metamaterialele sunt capabile să creeze așa-numitele.„Undele de suprafață”, care pot asigura transmiterea datelor cu o putere de 1000 de ori mai mică decât protocoalele moderne. În plus, transmiterea unui astfel de semnal este mai puțin vulnerabilă la hacking - informațiile „se deplasează” la 10 cm de corp - în Bluetooth și Wi-Fi poate „zbura” la o distanță de câteva zeci de metri.
Hainele inteligente create sunt foarte rezistente. Se poate plia și îndoi cu o pierdere minimă a puterii semnalului, iar benzile conductoare pot chiar tăia sau rupe fără a limita capacitățile wireless. Hainele pot fi, de asemenea, spălate, uscate și călcate în același mod ca hainele obișnuite.
O astfel de formă inteligentă poate fi utilizată în mod eficient pentru a monitoriza performanța și starea de sănătate a unui luptător, pentru a reduce nivelul de sunet al căștilor și pentru a imprima mesaje. Un brevet a fost deja înregistrat pentru acesta și a fost creat un eșantion de țesătură.
Cel mai interesant lucru este că această tehnologie poate fi utilizată împreună cu eșantioane existente de uniforme. Un laser este folosit pentru tăiere și cusut. Și materialul conductiv în sine, ale cărui benzi sunt atașate din interior la uniformă cu ajutorul lipiciului pentru țesături, este ieftin. Costă în intervalul de câțiva dolari pe metru și poate fi furnizat în role pentru uz industrial.
Carbonul menționat anterior are o altă formă cunoscută: grafenul. Dacă nanotuburile sunt sub forma unui cadru, atunci grafenul este plat. Este alcătuit din atomi de carbon care formează o rețea. Pentru deschiderea sa, absolvenții universităților rusești Andrei Geim și Konstantin Novoselov au primit premiul Nobel. Folosind grafenul, oamenii de știință de la Universitatea RMIT din Melbourne, Australia au reușit să dezvolte o metodă rentabilă și scalabilă pentru fabricarea rapidă a textilelor care încorporează dispozitive de stocare a energiei.
Următoarea generație de țesături inteligente impermeabile va fi imprimată cu laser și realizată în câteva minute. Acesta este viitorul pe care îl reprezintă cercetătorii din spatele noilor tehnologii pentru dezvoltarea textilelor electronice. Deja în etapa de încercare, în trei minute, metoda vă permite să creați un eșantion de țesătură inteligentă de 10x10 cm. Țesătura este impermeabilă, extensibilă și se integrează ușor cu tehnologiile de stocare a energiei.
Laser în loc de croitoreasă
Tehnologia permite utilizarea imprimării cu laser pentru a aplica supercondensatoare de grafen direct pe textile. Sunt baterii puternice și durabile care pot fi ușor combinate cu surse solare sau alte surse de energie. În viitor, metoda face posibilă crearea rapidă a textilelor inteligente în role.
Dr. Litty Tekkakara, cercetător la Școala de Științe RMIT, subliniază faptul că textilele inteligente cu tehnologie de detectare încorporată, comunicarea fără fir sau monitorizarea sănătății necesită soluții energetice puternice și fiabile.
Abordările moderne de stocare inteligentă a energiei în industria textilă, cum ar fi îmbinarea bateriilor în haine sau utilizarea fibrelor electronice, pot fi greoaie și greoaie și pot avea probleme de performanță.
- a comentat situația lui Tekkakar la revista Science Daily la sfârșitul lunii august a acestui an.
Aceste componente electronice pot fi, de asemenea, susceptibile la scurtcircuite și daune mecanice atunci când intră în contact cu transpirația sau umezeala din mediu. Supercondensatorul nostru pe bază de grafen nu este doar complet lavabil, ci poate stoca energia necesară pentru alimentarea unui articol vestimentar inteligent și poate fi produs în cantități mari în câteva minute.
Abordând provocările de stocare a energiei în textile electronice, sperăm să creăm o nouă generație de tehnologie portabilă și uniforme Hi-Tech.
În acest moment, cu ajutorul cercetărilor, s-a dovedit că acest material a demonstrat rezistență la diferite temperaturi și spălare, proprietățile sale rămân stabile.
Conceptul a fost discutat public încă de la începutul anilor 2000
Testarea formei „inteligente” a început cu mult timp în urmă. Un concept pentru utilizarea sa a fost publicat în 2005, iar în aprilie 2012, Intelligent Textiles din Surrey a prezentat o formă promițătoare la un eveniment găzduit de Centrul pentru Întreprinderi de Apărare (CDE). Firma a brevetat o serie de tehnici pentru țeserea țesăturilor conductive complexe. Țesătura electronică poate oferi uniforme cu o singură sursă centrală de energie și transmisie, eliminând cele mai multe cabluri și fire greoaie.
Sistemul permite transferul de date și energie chiar dacă țesutul este deteriorat, ceea ce diferă de tehnologiile care utilizează cabluri.
Avem țesături încorporate în vesta, cămașă, cască, rucsac și mănușă de armă. Acest lucru ne-a permis să creăm o rețea care transferă energie și date acolo unde avem nevoie de ea.
Asha Thompson, directorul Intelligent Textiles, a declarat pentru BBC News.
Compania a primit apoi aproximativ 240.000 de lire sterline pentru a dezvolta în continuare tehnologia. Firma a dezvoltat, de asemenea, o tastatură din material pentru a fi utilizată cu un laptop, care a fost planificată să fie integrată cu uniforma.
Piața globală a țesăturilor inteligente este în creștere
Market Research Future, prognozând acest sector al pieței până în 2023, observă că piața globală a țesăturilor inteligente pentru uz militar va depăși marca respectivă de 1,7 miliarde de dolari până la acea dată.
Potrivit analiștilor, Statele Unite lucrează mai ales în această direcție, dar țările asiatice, precum India și China, sunt gata să investească în acest sector.
Rusia își dezvoltă propria sa
De asemenea, Rusia nu este pregătită să stea deoparte. Canalul TV Zvezda raportează despre utilizarea țesăturilor inteligente într-un set de echipamente promițătoare pentru „soldatul viitorului” rus „Ratnik-2”. În special, formularul folosește țesături de aramidă impregnate cu o compoziție specială de la SA "Kamenskvolokno". Canalul TV „Zvezda” a vorbit despre acest lucru în materialul său despre noua ținută.
În 2018, Rostec a prezentat materialul cameleon, iar în 2019 - versiunea sa revizuită. Această țesătură este capabilă să imite peisajul - acest material a fost folosit pentru a acoperi casca „Războinicului”. Pentru a camufla eficient un luptător sau un vehicul, materialul are nevoie doar de câțiva wați de energie electrică. Inginerii de la Institutul de cercetare și dezvoltare Technomash sunt responsabili de dezvoltare.
Pentru Arctica, Advanced Research Fund (FPI) a dezvoltat un material special capabil să stocheze căldura în timpul efortului fizic și apoi să o elibereze înapoi. În ceea ce privește rezerva de energie acumulată, această țesătură poate depăși de 3-5 ori materialele străine disponibile. Acest lucru a fost anunțat de directorul fondului, Andrei Grigoriev, într-un comentariu către TASS pe 9 iulie 2019. Țesătura a fost creată folosind tehnologia de producere a fibrelor ultrafine folosind electrospinning.
În plus, oamenii de știință ruși au reușit să dezvolte materiale inteligente similare celor descrise la începutul articolului: permit trecerea vaporilor de aer și de apă, dar rețin particulele de aerosoli. FPI a raportat că lucrările la țesătură se desfășoară în comun cu Universitatea de Stat din Saratov.
