Революция във военните технологии. Тези думи се свързват предимно със супер оръжия, лазерни резервоари, софтуер от ново поколение, изкуствен интелект. В близко бъдеще обаче военната индустрия очаква преврат в сферата на по -малко заместител, но не по -малко важен - във военна униформа. Армиите по света са на път да въведат изцяло нова военна униформа.
Предполага се, че „умната“форма ще започне масово да се появява в армиите на различни страни през следващите 7-10 години. Сега няколко държави се занимават с разработването на високотехнологични тъкани и облекло на базата на тях.
Условно "интелигентните" тъкани могат да бъдат разделени на няколко вида:
1. Пасивен. В този случай материалът само събира и предава информация за последващи действия на потребителя.
2. Активен. В този случай тъканта HiTech не само получава информация, но и реагира, част от данните се предава на персонален компютър, който дава сигнал за изработване на функционалността според даден алгоритъм.
3. Интерактивен. Умната тъкан не само събира информация, но и реагира и се адаптира в съответствие с външните промени. По -специално, бронежилетките и защитните плочи, създадени с помощта на тези технологии, ще могат да възстановят силовите си характеристики по време на битка. Или материалът на униформата може да се втвърди, създавайки например шина за счупен крайник.
Има много изисквания към интелигентната тъкан
На обещаващата форма на новото поколение са наложени няколко сериозни изисквания. Например, от една страна, тя ще бъде „дишаща“, но от друга, тя е предназначена да предпазва от такива опасности като вируси и химически оръжия. Какви са причините за тези изисквания?
На първо място, съвременните костюми за биохимична защита са изключително неудобна форма за бойното поле. Те са обемисти и херметически затворени. Тялото на войник се поти обилно поради последния фактор. Свързаното оборудване също не е много удобно. Прегряване, изтощение … Ефективността на войските, действащи в такива одежди, се намалява поради умората на войниците, отвличането им от ежедневните неудобства.
Решението на този проблем е защитното оборудване, което "диша": позволява на въздуха да преминава през него и по -специално позволява изтичането на водни пари. В резултат на това потта, основният охлаждащ механизъм на човешкото тяло, може да се изпари. Механизмът обаче трябва да блокира химически и биологични агенти. И тук се появяват така наречените технологии. "Втора кожа". Но тази технология всъщност е само един елемент от по -революционната промяна в съвременната й форма. Говорим за плат, базиран на въглеродни нанотръби.
Ширина - по -малко от 5 нанометра
Въглеродът е един от най-търсените и добре познати „строителни материали“в химията. По -специално, органичната химия до голяма степен се основава на използването на този конкретен елемент от периодичната таблица.
Това обаче се дължи именно на способността им да функционират като тръбопроводи, пише Ан М. Старк от Националната лаборатория в Ливърмор. Лорънс (Университет в Бъркли, САЩ), изследователите разработват тъкани с мембрани, които включват въглеродни нанотръби.
Нанотръбите са пет хиляди пъти по -малки от диаметъра на човешката коса. Те осигуряват канали, през които могат да преминават въздух и водни пари, но също така блокират биологичните агенти.
- казва Старк: думите й са цитирани от news.com.ua.
В допълнение, технологичните компании, специализирани в аерокосмическата и глобалната сигурност (например Northrop Grumman), активно финансират изследвания в тази област, съвместно с академични и държавни лаборатории.
Използването на въглеродни нанотръби не се ограничава до технология на втората кожа; разработчиците виждат широкото им използване в други иновации, включително гъвкава електроника, усъвършенствани аерокосмически компоненти и дори потенциалното развитие на космически асансьори.
Въглеродът отдавна привлича учени
Потенциалът на въглерода отдавна привлича учени; те успяха да получат първите истински нанотръби през 1991 г. Изградени от свързани въглеродни атоми, с помощта на подходящи технологии, тръбите могат да служат като основа за материал, чиито пори са само няколко пъти по -големи от диаметъра на отделните атоми.
Дори вирусите са твърде обемисти, за да проникнат в такава тъкан. В същото време въздухът и водната пара преминават толкова свободно, че тъканта „диша“по-добре от популярните търговски тъкани като Gore-Tex.
В същото време химическите агенти са по -компактни и дори могат да се плъзгат през нанотръба. Решението е да се направят нанотръбите умни, като се снабдят с функционални групи от молекули, които действат като пазачи за блокиране на заплахата. Според ръководителя на екипа на Ливърмор Куанг Джен У, тъканта „: оттук и името, споменато по -горе.
По този начин тъканта ще може да блокира химически агенти като иприт, нервни газове GD и VX, отрови като стафилококов ентеротоксин и биологични спори като антракс.
- подчертава Джен У.
Подобен материал е разработен от Съвместното бюро за наука и технологии на Агенцията на САЩ за намаляване на отбраната. Пентагонът обяви евентуалната поява на нова интелигентна тъкан през декември 2016 г.: информация за това беше публикувана от портала на мрежата на силите.
Използването на нанотръби предлага и други интересни перспективи. По -специално, оборудването на войника на бъдещето предполага, че в униформата ще бъдат вградени гъвкави интелигентни елементи, които диагностицират здравето на войника в реално време. Освен това учените търсят начини да облекчат обещаващи бойни системи, като включат елементи в униформи. По-специално, те се интересуват от възможността да се отърват от проводниците и да осигурят както високоскоростно предаване на данни, така и захранване на електрониката. Нанокарбоновите тръби са най -добрият избор за разработването на гъвкави процесори. Интересът на изследователите обаче не е насочен само към тях.
Джон Хо, доцент в Института по здравни иновации и технологии в Националния университет на Сингапур (NUS) и NUS Engineering, говори пред Futurity за това как неговият екип е успял да създаде интелигентна тъкан, която може да се използва като проводник на сигнали за множество носими устройства устройства едновременно. Статията е публикувана на 29 юли тази година.
В момента повечето устройства използват Bluetooth и Wi-Fi за безжична комуникация. Тези технологии обаче бързо изтощават електрониката, което е неприемливо за войниците в бойна операция. Американската армия изчисли, че цената на зарядните устройства за батерии може да надхвърли цената на боеприпасите за стрелково оръжие, тъй като военните предпочитат да заменят всякакви батерии с чисто нови по време на мисии.
Метаматериали
За създаването на нов високотехнологичен плат в Сингапур бяха използвани така наречените метаматериали. Изкуствено създадени и притежаващи отрицателен коефициент на пречупване, те имат уникални електрически, магнитни, оптични и други свойства.
Метаматериалите са способни да създават т.нар.„Повърхностни вълни“, които могат да осигурят предаване на данни с мощност 1000 пъти по -малка от съвременните протоколи. Освен това предаването на такъв сигнал е по -малко уязвимо за хакерство - информацията „пътува“на 10 см от тялото - в Bluetooth и Wi -Fi може да „отлети“на разстояние от няколко десетки метра.
Създадените умни дрехи са много издръжливи. Той може да се сгъва и огъва с минимална загуба на сила на сигнала, а проводящите ленти могат дори да се режат или счупят, без да ограничават безжичните възможности. Дрехите също могат да се перат, сушат и гладят по същия начин като обикновените дрехи.
Такава интелигентна форма може ефективно да се използва за наблюдение на работата и здравето на боец, намаляване на нивото на звука в слушалките и отпечатване на съобщения. За него вече е регистриран патент и е създадена проба от плат.
Най -интересното е, че тази технология може да се използва заедно със съществуващи образци на униформи. За рязане и шиене се използва лазер. А самият проводящ материал, чиито ленти са прикрепени отвътре към униформата с помощта на лепило за тъкани, е евтин. Той струва в диапазона от няколко долара на метър и може да се доставя на ролки за промишлена употреба.
Споменатият по -горе въглерод има друга известна форма: графен. Ако нанотръбите са под формата на рамка, тогава графенът е плосък. Състои се от въглеродни атоми, образуващи решетка. За откриването му възпитаниците на руските университети Андрей Гейм и Константин Новоселов получиха Нобелова награда. Използвайки графен, учените от университета RMIT в Мелбърн, Австралия са успели да разработят икономически ефективен и мащабируем метод за бързо производство на текстил, който включва устройства за съхранение на енергия.
Следващото поколение интелигентни водоустойчиви тъкани ще бъдат лазерно отпечатани и направени за минути. Това е бъдещето, което представляват изследователите зад новите технологии за разработване на електронен текстил. Вече на пробния етап, за три минути, методът ви позволява да създадете образец от интелигентна тъкан с размери 10х10 см. Тъканта е водоустойчива, разтеглива и лесно се интегрира с технологиите за съхранение на енергия.
Лазер вместо шивачка
Технологията позволява използването на лазерен печат за нанасяне на графенови суперкондензатори директно върху текстил. Те са мощни и издръжливи батерии, които лесно могат да се комбинират със слънчева или други източници на енергия. В бъдеще методът дава възможност за бързо създаване на интелигентен текстил на ролки.
Д-р Litty Tekkakara, изследовател в RMIT School of Science, подчертава, че интелигентният текстил с вградена сензорна технология, безжична комуникация или мониторинг на здравето изисква мощни и надеждни енергийни решения.
Съвременните подходи за интелигентно съхранение на енергия в текстилната индустрия, като например зашиване на батерии в дрехите или използване на електронни влакна, могат да бъдат тромави и тромави и да имат проблеми с производителността.
- коментира положението на Tekkakar пред списание Science Daily в края на август тази година.
Тези електронни компоненти също могат да бъдат податливи на къси съединения и механични повреди, когато влязат в контакт с пот или влага от околната среда. Нашият суперкондензатор на базата на графен не само че може напълно да се пере, той може да съхранява енергията, необходима за захранване на интелигентна дреха, и може да бъде произведен в големи количества за минути.
Решавайки предизвикателствата за съхранение на енергия в електронния текстил, ние се надяваме да създадем ново поколение носими технологии и униформи за високотехнологични технологии.
В момента с помощта на изследвания е доказано, че този материал е показал устойчивост на различни температури и измиване, свойствата му остават стабилни.
Концепцията е обсъждана публично от началото на 2000 -те
Тестването на „умната“форма започна отдавна. Концепция за неговото използване беше публикувана през 2005 г., а през април 2012 г. базираният в Съри Intelligent Textiles показа обещаваща форма на събитие, организирано от Центъра за отбранителни предприятия (CDE). Фирмата е патентовала редица техники за тъкане на сложни проводящи тъкани. Електронната тъкан може да осигури униформи с един централен източник на енергия и предаване, премахвайки повечето тромави кабели и проводници.
Системата позволява пренос на данни и мощност, дори ако тъканите са повредени, което е различно от технологиите, които използват кабели.
Имаме плат, вграден в жилетка, риза, каска, раница и ръкавица за оръжие. Това ни позволи да създадем мрежа, която прехвърля енергия и данни там, където имаме нужда.
Аша Томпсън, директор на Intelligent Textiles, каза за BBC News.
След това компанията получи около 240 000 паунда за по -нататъшно развитие на технологията. Фирмата също така разработва тъканна клавиатура за използване с лаптоп, която се планира да бъде интегрирана с униформата.
Глобалният пазар на интелигентни тъкани се разраства
Market Research Future, прогнозиращ този сектор на пазара до 2023 г., отбелязва, че световният пазар на интелигентни тъкани за военна употреба ще надхвърли 1,7 милиарда долара до тази дата.
Според анализаторите САЩ работят най -вече в тази посока, но азиатските страни като Индия и Китай са готови да инвестират в този сектор.
Русия разработва своя собствена
Русия също не е готова да стои настрана. Телевизионният канал "Звезда" съобщава за използването на интелигентни тъкани в набор от обещаващо оборудване за руския "войник на бъдещето" "Ратник-2". По -специално, формата използва арамидна тъкан, импрегнирана със специален състав от АД "Каменскволокно". За това говори телевизионният канал "Звезда" в материала си за новия тоалет.
През 2018 г. Ростех представи хамелеонния материал, а през 2019 г. - преработената му версия. Тази тъкан е способна да имитира пейзажа - този материал е използван за покриване на шлема „Воин“. За ефективно маскиране на боец или превозно средство, материалът се нуждае само от няколко вата електричество. Инженери от Института за научноизследователска и развойна дейност на Техномаш отговарят за разработката.
За Арктика Фондът за разширени изследвания (FPI) е разработил специален материал, способен да съхранява топлината по време на физическо натоварване и след това да я освобождава обратно. По отношение на натрупания енергиен резерв тази тъкан е в състояние 3-5 пъти да надмине наличните чужди материали. Това съобщи директорът на фонда Андрей Григориев в коментар пред ТАСС на 9 юли 2019 г. Тъканта е създадена с помощта на технологията за производство на ултра фини влакна с помощта на електропредене.
Освен това руските учени са успели да разработят умни материали, подобни на описаните в началото на статията: те позволяват преминаването на въздух и водни пари, но задържат аерозолни частици. FPI съобщи, че работата по тъканта се извършва съвместно с Саратовския държавен университет.
