Revolucija v vojaški tehnologiji. Te besede so povezane predvsem s super orožjem, laserskimi tanki, programsko opremo nove generacije, umetno inteligenco. Vendar pa v bližnji prihodnosti vojaška industrija čaka na državni udar na področju manj nadomestnega, a nič manj pomembnega - v vojaški uniformi. Vojske sveta so na poti k uvedbi popolnoma nove vojaške uniforme.
Predvideva se, da se bo "pametna" oblika v naslednjih 7-10 letih začela množično pojavljati v vojskah različnih držav. Zdaj se več držav ukvarja z razvojem visokotehnoloških tkanin in oblačil na njihovi osnovi.
Pogojno "pametne" tkanine lahko razdelimo na več vrst:
1. Pasivno. V tem primeru material samo zbira in posreduje informacije za nadaljnja dejanja uporabniku.
2. Aktivno. V tem primeru tkanina HiTech ne le sprejema informacije, ampak tudi reagira, del podatkov se prenese na osebni računalnik, ki daje signal za razvijanje funkcionalnosti po danem algoritmu.
3. Interaktivno. Pametna tkanina ne le zbira informacije, ampak se tudi odziva in prilagaja v skladu z zunanjimi spremembami. Zlasti oklepniki in zaščitne plošče, ustvarjene s temi tehnologijami, bodo lahko med bojem obnovile svoje lastnosti trdnosti. Ali pa se lahko material uniforme strdi in ustvari na primer opornico za zlomljen ud.
Do pametnih tkanin je veliko zahtev
Obetavni obliki nove generacije je naloženih več resnih zahtev. Na primer, po eni strani bo »dihal«, po drugi pa je zasnovan tako, da ščiti pred nevarnostmi, kot so virusi in kemično orožje. Kakšni so razlogi za te zahteve?
Najprej so sodobne biokemijske zaščitne obleke izjemno neprijetna oblika za bojišče. So obsežni in hermetično zaprti. Telo vojaka se zaradi slednjega dejavnika močno znoji. Sorodna oprema tudi ni zelo priročna. Pregrevanje, izčrpanost … Učinkovitost vojakov, ki delujejo v takšnih oblačilih, se zmanjša zaradi utrujenosti vojakov, njihovega odvračanja od vsakodnevnih nevšečnosti.
Rešitev tega problema je zaščitna oprema, ki "diha": omogoča prehod zraka in zlasti prepušča vodno paro. Posledično lahko znoj, glavni hladilni mehanizem človeškega telesa, izhlapi. Vendar pa mora mehanizem blokirati kemična in biološka sredstva. In tu pride v poštev tako imenovana tehnologija. "Druga koža". Toda ta tehnologija je pravzaprav le en element bolj revolucionarne spremembe v svoji sodobni obliki. Govorimo o tkanini na osnovi ogljikovih nanocevk.
Širina - manj kot 5 nanometrov
Ogljik je eden najbolj iskanih in znanih "gradbenih materialov" v kemiji. Zlasti organska kemija v veliki meri temelji na uporabi tega posebnega elementa periodnega sistema.
Vendar pa je ravno zaradi njihove sposobnosti, da delujejo kot cevovodi, piše Anne M. Stark iz Livermore National Laboratory. Lawrence (Univerza v Berkeleyju, ZDA), raziskovalci razvijajo tkanine z membranami, ki vključujejo ogljikove nanocevke.
Nanocevke so pet tisoč krat manjše od premera človeških las. Zagotavljajo kanale, skozi katere lahko prehajata zrak in vodna para, blokirajo pa tudi biološke dejavnike.
- pravi Stark: njene besede navaja news.com.ua.
Poleg tega tehnološka podjetja, specializirana za vesoljsko in svetovno varnost (na primer Northrop Grumman), skupaj z akademskimi in vladnimi laboratoriji aktivno financirajo raziskave na tem področju.
Uporaba ogljikovih nanocevk ni omejena na tehnologijo druge kože; razvijalci vidijo njihovo široko uporabo pri drugih inovacijah, vključno s prilagodljivo elektroniko, naprednimi vesoljskimi komponentami in celo potencialnim razvojem vesoljskih dvigal.
Ogljik že dolgo privlači znanstvenike
Potencial ogljika že dolgo privlači znanstvenike; leta 1991 so uspeli pridobiti prve prave nanocevke. Cevi, izdelane iz vezanih ogljikovih atomov, lahko z uporabo ustreznih tehnologij služijo kot osnova za material, katerega pore so le nekajkrat večje od premera posameznih atomov.
Tudi virusi so preveč obsežni, da bi prodrli v takšno tkivo. Hkrati zrak in vodna para prehajata tako prosto, da tkanina "diha" bolje od priljubljenih komercialnih tkanin, kot je Gore-Tex.
Hkrati so kemična sredstva bolj kompaktna in lahko celo zdrsnejo skozi nanocevko. Rešitev je, da naredimo nanocevke pametne, tako da jih opremimo s funkcionalnimi skupinami molekul, ki delujejo kot zaporniki pri blokiranju grožnje. Po besedah vodje ekipe Livermore Quang Jen Woo je tkanina “: od tod tudi zgoraj omenjeno ime.
Tako bo tkivo lahko blokiralo kemična sredstva, kot so gorčični plin, živčni plini GD in VX, strupi, kot je stafilokokni enterotoksin, in biološke spore, kot je antraks.
- poudarja Jen Woo.
Podobno gradivo je razvil Skupni urad za znanost in tehnologijo ameriške Agencije za zmanjšanje obrambnih groženj. Pentagon je decembra 2016 napovedal možen pojav nove pametne tkanine: informacije o tem je objavil portal Mreža sil.
Uporaba nanocevk ponuja tudi druge zanimive perspektive. Zlasti oprema vojaka prihodnosti pomeni, da bodo v uniformo vgrajeni prilagodljivi pametni elementi, ki v realnem času diagnosticirajo zdravje vojaka. Poleg tega znanstveniki iščejo načine za olajšanje obetavnih bojnih sistemov z vključitvijo elementov v uniforme. Zlasti jih zanima, kako se znebiti žic in elektroniki zagotoviti tako hiter prenos podatkov kot napajanje. Nanokarbonske cevi so najboljša izbira za razvoj prilagodljivih procesorjev. Vendar pa interes raziskovalcev ni osredotočen le nanje.
John Ho, izredni profesor na Inštitutu za zdravstvene inovacije in tehnologijo na Nacionalni univerzi v Singapurju (NUS) in NUS Engineering, je za Futurity spregovoril o tem, kako je njegovi ekipi uspelo ustvariti pametno tkanino, ki jo je mogoče uporabiti kot signalni vodnik za več nosljivih naprav naprave hkrati. Članek je bil objavljen 29. julija letos.
Trenutno večina naprav za brezžično komunikacijo uporablja Bluetooth in Wi-Fi. Vendar te tehnologije hitro izpraznijo elektroniko, kar je za vojake v bojni operaciji nesprejemljivo. Ameriška vojska je izračunala, da lahko stroški polnilnikov baterij presežejo stroške streliva za osebno orožje, saj vojska na misijah raje zamenja vse baterije z novimi.
Metamateriali
Za ustvarjanje nove visokotehnološke tkanine v Singapurju so uporabili tako imenovane metamateriale. Umetno ustvarjeni in z negativnim lomnim količnikom imajo edinstvene električne, magnetne, optične in druge lastnosti.
Metamateriali so sposobni ustvariti tako imenovane."Površinski valovi", ki lahko zagotovijo prenos podatkov z močjo 1000 -krat manjšo od sodobnih protokolov. Poleg tega je prenos takega signala manj ranljiv za vdor - informacije "potujejo" 10 cm od telesa - v povezavi Bluetooth in Wi -Fi lahko "odletijo" na razdaljo nekaj deset metrov.
Ustvarjena pametna oblačila so zelo trpežna. Lahko se zloži in upogne z minimalno izgubo moči signala, prevodni trakovi pa se lahko celo razrežejo ali zlomijo, ne da bi omejili brezžične zmogljivosti. Oblačila lahko operete, posušite in likate na enak način kot običajna oblačila.
Tako inteligentno obliko je mogoče učinkovito uporabiti za spremljanje zmogljivosti in zdravja borca, zmanjšanje ravni zvoka v slušalkah in tiskanje sporočil. Zanj je že registriran patent in ustvarjen je vzorec tkanine.
Najbolj zanimivo je, da se ta tehnologija lahko uporablja skupaj z obstoječimi vzorci uniform. Za rezanje in šivanje se uporablja laser. Sam prevodni material, katerega trakovi so pritrjeni od znotraj na uniformo s pomočjo lepila za tkanine, je poceni. Stane v razponu nekaj dolarjev na meter in se lahko dobavi v zvitkih za industrijsko uporabo.
Prej omenjeni ogljik ima še eno znano obliko: grafen. Če so nanocevke v obliki ogrodja, potem je grafen raven. Sestavljen je iz atomov ogljika, ki tvorijo mrežo. Za odprtje sta Nobelovo nagrado prejela diplomanta ruskih univerz Andrej Geim in Konstantin Novoselov. Znanstveniki z univerze RMIT v Melbournu v Avstraliji so z uporabo grafena razvili stroškovno učinkovito in prilagodljivo metodo za hitro izdelavo tekstila, ki vključuje naprave za shranjevanje energije.
Naslednja generacija pametnih vodotesnih tkanin bo lasersko natisnjena in izdelana v nekaj minutah. To je prihodnost, ki jo predstavljajo raziskovalci za novimi tehnologijami za razvoj elektronskega tekstila. Že v preskusni fazi vam metoda v treh minutah omogoča, da ustvarite vzorec inteligentne tkanine dimenzij 10x10 cm. Tkanina je vodotesna, raztegljiva in se zlahka poveže s tehnologijami za shranjevanje energije.
Laser namesto šivilje
Tehnologija omogoča uporabo laserskega tiskanja za nanašanje superkondenzatorjev grafena neposredno na tekstil. To so močne in vzdržljive baterije, ki jih je mogoče enostavno kombinirati s sončno energijo ali drugimi viri energije. V prihodnosti metoda omogoča hitro ustvarjanje pametnega tekstila v zvitkih.
Dr. Litty Tekkakara, raziskovalka na RMIT School of Science, poudarja, da pametni tekstil z vgrajeno zaznavno tehnologijo, brezžično komunikacijo ali spremljanjem zdravja zahteva močne in zanesljive energetske rešitve.
Sodobni pristopi k pametnemu shranjevanju energije v tekstilni industriji, na primer vstavljanje baterij v oblačila ali uporaba elektronskih vlaken, so lahko okorni in okorni ter imajo težave z delovanjem.
- je za revijo Science Daily konec letošnjega leta komentiral stanje Tekkakarja.
Te elektronske komponente so lahko tudi dovzetne za kratek stik in mehanske poškodbe, ko pridejo v stik z znojem ali vlago iz okolja. Naš superkondenzator na osnovi grafena ni samo popolnoma opran, lahko shrani tudi energijo, potrebno za napajanje pametnega oblačila, in ga lahko proizvedemo v velikih količinah v nekaj minutah.
Z reševanjem izzivov shranjevanja energije v elektronskem tekstilu upamo, da bomo ustvarili novo generacijo nosljive tehnologije in visokotehnoloških uniform.
Trenutno je s pomočjo raziskav dokazano, da je ta material pokazal odpornost na različne temperature in pranje, njegove lastnosti ostajajo stabilne.
O konceptu se je javno razpravljalo od zgodnjih 2000 -ih
Testiranje "pametne" oblike se je začelo že davno. Koncept njegove uporabe je bil objavljen leta 2005, aprila 2012 pa je Intelligent Textiles s sedežem v Surreyu pokazal obetavno obliko na dogodku, ki ga je gostil Center za obrambna podjetja (CDE). Podjetje je patentiralo številne tehnike tkanja kompleksnih prevodnih tkanin. Elektronske tkanine lahko uniformam zagotovijo en sam osrednji vir energije in prenosa ter odstranijo večino okornih kablov in žic.
Sistem omogoča prenos podatkov in moči, tudi če je tkivo poškodovano, kar se razlikuje od tehnologij, ki uporabljajo kable.
Imamo tkanino, vgrajeno v telovnik, srajco, čelado, nahrbtnik in rokavice za orožje. To nam je omogočilo, da smo ustvarili omrežje, ki prenaša energijo in podatke tja, kjer jih potrebujemo.
Asha Thompson, direktorica Inteligentnega tekstila, je povedala za BBC News.
Družba je nato prejela približno 240.000 funtov za nadaljnji razvoj tehnologije. Podjetje je razvijalo tudi tipkovnico iz tkanine za uporabo s prenosnikom, ki naj bi jo integrirali v uniformo.
Svetovni trg pametnih tkanin raste
Market Research Future, ki napoveduje ta tržni sektor do leta 2023, ugotavlja, da bo svetovni trg inteligentnih tkanin za vojaško uporabo do tega datuma presegel oznako 1,7 milijarde USD.
Po mnenju analitikov ZDA v tej smeri delajo predvsem, a azijske države, kot sta Indija in Kitajska, pa so pripravljene vlagati v ta sektor.
Rusija razvija svoje
Tudi Rusija ni pripravljena stati ob strani. Televizijski kanal Zvezda poroča o uporabi inteligentnih tkanin v nizu obetavne opreme za ruskega "vojaka prihodnosti" "Ratnik-2". Zlasti obrazec uporablja aramidno tkanino, impregnirano s posebno sestavo JSC "Kamenskvolokno". O tem je televizijski kanal "Zvezda" govoril v svojem gradivu o novi obleki.
Leta 2018 je Rostec predstavil kameleonski material, leta 2019 pa njegovo popravljeno različico. Ta tkanina lahko posnema pokrajino - ta material je bil uporabljen za pokrivanje čelade "bojevnik". Za učinkovito prikrivanje lovca ali vozila material potrebuje le nekaj vatov električne energije. Inženirji z Inštituta za raziskave in razvoj Technomash so odgovorni za razvoj.
Za Arktiko je Sklad za napredne raziskave (FPI) razvil poseben material, ki lahko shrani toploto med fizičnim naporom in jo nato sprosti nazaj. Kar zadeva akumulirano zalogo energije, lahko ta tkanina 3-5 krat preseže razpoložljive tuje materiale. To je v komentarju za TASS 9. julija 2019 sporočil direktor sklada Andrei Grigoriev. Tkanina je nastala s tehnologijo proizvodnje ultrafinih vlaken z elektropredenjem.
Poleg tega so ruskim znanstvenikom uspeli razviti pametne materiale, podobne tistim, opisanim na začetku članka: omogočajo prehod zraka in vodne pare, vendar zadržujejo aerosolne delce. FPI je poročal, da dela na tkanini potekajo skupaj z državno univerzo Saratov.
