En revolusjon innen militær teknologi. Disse ordene er først og fremst forbundet med supervåpen, lasertanker, ny generasjons programvare, kunstig intelligens. Imidlertid venter militærindustrien i nær fremtid på et kupp i en mindre vikar, men ikke mindre viktig - i militæruniform. Verdens hærer er på vei til å introdusere en helt ny militæruniform.
Det antas at den "smarte" formen vil begynne å vises masse i hærene i forskjellige land i løpet av de neste 7-10 årene. Nå er flere land engasjert i utviklingen av Hi-Tech-stoff og klær basert på det.
Betinget "smarte" stoffer kan deles inn i flere typer:
1. Passiv. I dette tilfellet samler og overfører materialet bare informasjon for påfølgende handlinger til brukeren.
2. Aktiv. I dette tilfellet mottar HiTech -stoffet ikke bare informasjon, men reagerer også, en del av dataene overføres til en personlig datamaskin, noe som gir et signal om å trene funksjonaliteten i henhold til en gitt algoritme.
3. Interaktiv. Smart stoff samler ikke bare informasjon, men reagerer og tilpasser seg også i henhold til eksterne endringer. Spesielt vil kroppspanser og beskyttelsesplater som er laget med disse teknologiene, kunne gjenopprette styrkeegenskapene under kamp. Eller uniformens materiale kan stivne og for eksempel skape en skinne for et ødelagt lem.
Det er mange krav til smart stoff
Det stilles flere alvorlige krav til den lovende formen til den nye generasjonen. For eksempel vil det på den ene siden være "å puste", men på den andre siden er det designet for å beskytte mot farer som virus og kjemiske våpen. Hva er årsakene til disse kravene?
For det første er moderne biokjemiske beskyttelsesdrakter en ekstremt upraktisk form for slagmarken. De er klumpete og hermetisk forseglet. Kroppen til en soldat svetter voldsomt på grunn av sistnevnte faktor. Det tilhørende utstyret er heller ikke veldig praktisk. Overoppheting, utmattelse … Effektiviteten til tropper som opererer i slike klesplagg er redusert på grunn av tretthet fra soldatene, deres distraksjon til dagligdagse ulemper.
Løsningen på dette problemet er verneutstyr som "puster": det lar luft passere gjennom, og spesielt lar vanndamp slippe ut. Som et resultat kan svette, den viktigste kjølemekanismen i menneskekroppen, fordampe. Imidlertid må mekanismen blokkere kjemiske og biologiske midler. Og det er her såkalt teknologi spiller inn. "Andre hud". Men denne teknologien er faktisk bare ett element i mer revolusjonerende endring i sin moderne form. Vi snakker om et stoff basert på karbon nanorør.
Bredde - mindre enn 5 nanometer
Karbon er et av de mest ettertraktede og velkjente "byggematerialene" innen kjemi. Spesielt er organisk kjemi i stor grad basert på bruk av dette bestemte elementet i det periodiske systemet.
Imidlertid er det nettopp på grunn av deres evne til å fungere som rørledninger, skriver Anne M. Stark fra Livermore National Laboratory. Lawrence (University of Berkeley, USA), forskere utvikler stoffer med membraner som inkluderer karbon nanorør.
Nanorør er fem tusen ganger mindre enn diameteren på et menneskehår. De gir kanaler som luft og vanndamp kan passere gjennom, men blokkerer også biologiske midler.
- sier Stark: ordene hennes er sitert av news.com.ua.
I tillegg finansierer teknologiselskaper som spesialiserer seg på romfart og global sikkerhet (for eksempel Northrop Grumman) aktivt forskning på dette området i samarbeid med akademiske og statlige laboratorier.
Bruken av karbon nanorør er ikke begrenset til andre hudteknologi; utviklere ser sin utbredte bruk i andre innovasjoner, inkludert fleksibel elektronikk, avanserte romfartskomponenter og til og med den potensielle utviklingen av plassheiser.
Karbon har lenge tiltrukket forskere
Potensialet til karbon har lenge tiltrukket forskere; de klarte å skaffe de første ekte nanorørene i 1991. Konstruert av bindede karbonatomer, med bruk av passende teknologier, kan rør tjene som grunnlag for et materiale hvis porer bare er flere ganger større enn diameteren på individuelle atomer.
Selv virus er for store for å trenge inn i slikt vev. Samtidig passerer luft og vanndamp så fritt at stoffet "puster" bedre enn populære kommersielle stoffer som Gore-Tex.
Samtidig er kjemiske midler mer kompakte og kan til og med skli gjennom et nanorør. Løsningen er å gjøre nanorør smarte ved å utstyre dem med funksjonelle grupper av molekyler som fungerer som portvakter for å blokkere trusselen. I følge Livermore -teamleder Quang Jen Woo, stoffet “: derav navnet som er nevnt ovenfor.
Dermed vil vevet kunne blokkere kjemiske midler som sennepsgass, nervegasser GD og VX, giftstoffer som stafylokokk enterotoksin og biologiske sporer som miltbrann.
- understreker Jen Woo.
Lignende materiale ble utviklet av Joint Science and Technology Bureau fra US Defense Threat Reduction Agency. Pentagon kunngjorde mulig utseende av et nytt smart stoff i desember 2016: informasjon om dette ble publisert av Forces Network -portalen.
Bruken av nanorør gir også andre interessante perspektiver. Spesielt innebærer utstyret til fremtidens soldat at fleksible smarte elementer vil bli bygget inn i uniformen, som diagnostiserer soldatens helse i sanntid. I tillegg leter forskere etter måter å lette lovende kampsystemer på ved å innlemme elementer i uniformer. Spesielt er de interessert i muligheten til å bli kvitt ledningene og levere både høyhastighets dataoverføring og strøm til elektronikken. Nanokarbonrør er det beste valget for utvikling av fleksible prosessorer. Forskernes interesse er imidlertid ikke bare fokusert på dem.
John Ho, førsteamanuensis ved Institute of Health Innovation and Technology ved National University of Singapore (NUS) og NUS Engineering, snakket med Futurity om hvordan teamet hans klarte å lage et smart stoff som kan brukes som signalleder for flere bærbare enheter samtidig. Artikkelen ble publisert 29. juli i år.
For tiden bruker de fleste enheter Bluetooth og Wi-Fi for trådløs kommunikasjon. Imidlertid tapper disse teknologiene raskt elektronikk, noe som er uakseptabelt for soldater på en kampoperasjon. Den amerikanske hæren har beregnet at kostnaden for batteriladere kan overstige kostnaden for håndvåpen ammunisjon, ettersom militæret foretrekker å bytte ut batterier med helt nye på oppdrag.
Metamaterialer
For å lage et nytt Hi-Tech-stoff i Singapore ble det brukt såkalte metamaterialer. De er kunstig skapt og har en negativ brytningsindeks, og har unike elektriske, magnetiske, optiske og andre egenskaper.
Metamaterialer er i stand til å lage såkalte."Surface waves", som kan gi dataoverføring med en effekt på 1000 ganger mindre enn moderne protokoller. I tillegg er overføringen av et slikt signal mindre sårbar for hacking - informasjon "reiser" 10 cm fra kroppen - i Bluetooth og Wi -Fi kan den "fly bort" til en avstand på flere titalls meter.
De smarte klærne som er laget er veldig slitesterke. Den kan brettes og bøyes med minimalt tap i signalstyrke, og ledende strimler kan til og med kutte eller gå i stykker uten å begrense trådløse evner. Plagg kan også vaskes, tørkes og strykes på samme måte som vanlige klær.
En slik intelligent form kan effektivt brukes til å overvåke ytelsen og helsen til en jagerfly, redusere lydnivået i hodetelefoner og skrive ut meldinger. Det er allerede registrert patent på det, og det er laget en stoffprøve.
Det mest interessante er at denne teknologien kan brukes sammen med eksisterende prøver av uniformer. En laser brukes til å klippe og sy. Og selve det ledende materialet, hvis bånd er festet fra innsiden til uniformen ved hjelp av stofflim, er billig. Den koster i størrelsesorden noen få dollar per meter og kan leveres i ruller for industrielt bruk.
Det tidligere nevnte karbonet har en annen kjent form: grafen. Hvis nanorørene er i form av et rammeverk, er grafen flatt. Den består av karbonatomer som danner et gitter. For åpningen mottok nyutdannede ved russiske universiteter Andrei Geim og Konstantin Novoselov Nobelprisen. Ved hjelp av grafen har forskere ved RMIT University i Melbourne, Australia, vært i stand til å utvikle en kostnadseffektiv og skalerbar metode for raskt å lage tekstiler som inneholder energilagringsenheter.
Neste generasjon smarte vanntette stoffer vil bli lasertrykt og laget på få minutter. Dette er fremtiden forskerne bak nye teknologier for utvikling av elektroniske tekstiler representerer. Allerede på prøvefasen, på tre minutter, lar metoden deg lage et utvalg av intelligent stoff som måler 10x10 cm. Stoffet er vanntett, tøybart og lett integrert med energilagringsteknologier.
Laser i stedet for en syerske
Teknologien tillater bruk av laserutskrift for å påføre grafen -superkondensatorer direkte på tekstiler. De er kraftige og holdbare batterier som enkelt kan kombineres med solceller eller andre energikilder. I fremtiden gjør metoden det mulig å raskt lage smarte tekstiler i ruller.
Dr. Litty Tekkakara, forsker ved RMIT School of Science, understreker at smarte tekstiler med innebygd sensorteknologi, trådløs kommunikasjon eller helseovervåking krever kraftige og pålitelige energiløsninger.
Moderne tilnærminger til smart energilagring i tekstilindustrien, for eksempel å sette batterier i klær eller bruke elektroniske fibre, kan være tungvint og tungvint og ha ytelsesproblemer.
- kommenterte Tekkakars situasjon til magasinet Science Daily i slutten av august i år.
Disse elektroniske komponentene kan også være utsatt for kortslutning og mekanisk skade når de kommer i kontakt med svette eller fuktighet fra omgivelsene. Vår grafenbaserte superkondensator er ikke bare helt vaskbar, den kan lagre energien som trengs for å drive et smart plagg, og kan produseres i store mengder på få minutter.
Ved å ta tak i utfordringene ved lagring av energi i elektroniske tekstiler, håper vi å skape en ny generasjon bærbar teknologi og Hi-Tech-uniformer.
For øyeblikket, ved hjelp av forskning, har det blitt bevist at dette materialet har vist motstand mot forskjellige temperaturer og vask, dets egenskaper forblir stabile.
Konseptet har blitt diskutert offentlig siden begynnelsen av 2000 -tallet
Å teste det "smarte" skjemaet begynte for lenge siden. Et konsept for bruk ble utgitt i 2005, og i april 2012 viste Surrey-baserte Intelligent Textiles en lovende form på et arrangement som ble arrangert av Center for Defense Enterprises (CDE). Firmaet har patentert en rekke teknikker for veving av komplekse ledende stoffer. Elektronisk stoff kan gi uniformer en enkelt sentral kraft- og overføringskilde, noe som eliminerer de fleste tungvintige kabler og ledninger.
Systemet lar data og strøm overføres selv om vev er skadet, noe som er forskjellig fra teknologier som bruker kabler.
Vi har stoff innebygd i vest, skjorte, hjelm, ryggsekk og våpenhanske. Dette tillot oss å lage et nettverk som overfører energi og data til der vi trenger det.
Asha Thompson, direktør for Intelligent Textiles, fortalte BBC News.
Selskapet mottok deretter rundt 240 000 pund for å videreutvikle teknologien. Firmaet utviklet også et stofftastatur for bruk med en bærbar datamaskin, som var planlagt å integreres med uniformen.
Det globale markedet for smarte stoffer vokser
Market Research Future, som forutsier denne sektoren av markedet fram til 2023, bemerker at det globale markedet for intelligente stoffer til militær bruk vil overstige 1,7 milliarder dollar på den datoen.
Ifølge analytikere jobber USA mest av alt i denne retningen, men asiatiske land, som India og Kina, er klare til å investere i denne sektoren.
Russland utvikler sitt eget
Russland er heller ikke klar til å stå til side. Zvezda TV-kanal rapporterer om bruk av intelligente stoffer i et sett med lovende utstyr for den russiske "fremtidens soldat" "Ratnik-2". Spesielt bruker formen aramidstoff impregnert med en spesiell sammensetning fra JSC "Kamenskvolokno". TV -kanalen "Zvezda" snakket om dette i materialet om det nye antrekket.
I 2018 presenterte Rostec kameleonmaterialet, og i 2019 - den reviderte versjonen. Dette stoffet er i stand til å etterligne landskapet - dette materialet ble brukt til å dekke "krigerens" hjelm. For effektivt å kamuflere en jagerfly eller et kjøretøy trenger materialet bare noen få watt strøm. Ingeniører fra Technomash Research and Development Institute er ansvarlige for utviklingen.
For Arktis har Advanced Research Fund (FPI) utviklet et spesielt materiale som er i stand til å lagre varme under fysisk anstrengelse og deretter slippe den tilbake. Når det gjelder den akkumulerte energireserven, er dette stoffet i stand til 3-5 ganger å overgå tilgjengelig fremmede materialer. Dette ble kunngjort av fondets direktør, Andrei Grigoriev, i en kommentar til TASS 9. juli 2019. Stoffet ble laget ved hjelp av teknologien for å produsere ultrafine fibre ved hjelp av elektrospinning.
I tillegg har russiske forskere lyktes med å utvikle smarte materialer som ligner dem som ble beskrevet i begynnelsen av artikkelen: de lar luft og vanndamp passere gjennom, men beholder aerosolpartikler. FPI rapporterte at arbeidet med stoffet utføres i fellesskap med Saratov State University.
