Revolúcia vo vojenskej technológii. Tieto slová sú primárne spojené so superzbranami, laserovými tankami, softvérom novej generácie, umelou inteligenciou. V blízkej budúcnosti však vojenský priemysel čaká prevrat vo sfére menej náhradnej, ale nemenej dôležitej - vo vojenskej uniforme. Armády sveta sa chystajú predstaviť úplne novú vojenskú uniformu.
Predpokladá sa, že „inteligentná“forma sa začne masovo objavovať v armádach rôznych krajín v priebehu nasledujúcich 7-10 rokov. Teraz sa niekoľko krajín zaoberá vývojom Hi-Tech tkanín a oblečenia na ich základe.
Podmienečne „inteligentné“textílie možno rozdeliť do niekoľkých typov:
1. Pasívny. V tomto prípade materiál iba zbiera a prenáša informácie pre následné akcie užívateľovi.
2. Aktívny. V tomto prípade tkanina HiTech nielen prijíma informácie, ale aj reaguje, časť údajov sa prenáša do osobného počítača, čo dáva signál na vypracovanie funkčnosti podľa daného algoritmu.
3. Interaktívne. Inteligentná tkanina nielenže zbiera informácie, ale aj reaguje a prispôsobuje sa v súlade s vonkajšími zmenami. Najmä pancier a ochranné pláty vytvorené pomocou týchto technológií budú schopné obnoviť svoje silové vlastnosti počas boja. Alebo materiál uniformy môže stvrdnúť a vytvoriť tak napríklad dlahu pre zlomenú končatinu.
Na inteligentnú tkaninu je kladených veľa požiadaviek
Na sľubnú formu novej generácie je kladených niekoľko vážnych požiadaviek. Na jednej strane bude napríklad „dýchať“, ale na druhej strane je navrhnutý tak, aby chránil pred takými nebezpečenstvami, akými sú vírusy a chemické zbrane. Aké sú dôvody týchto požiadaviek?
Po prvé, moderné biochemické ochranné obleky sú mimoriadne nepohodlnou formou pre bojisko. Sú objemné a hermeticky uzavreté. Telo vojaka sa kvôli posledne menovanému faktoru poriadne potí. Súvisiace vybavenie tiež nie je príliš pohodlné. Prehriatie, vyčerpanie … Účinnosť vojsk operujúcich v takýchto rúchach je znížená v dôsledku únavy vojakov, ich odvádzania pozornosti od každodenných nepríjemností.
Riešením tohto problému sú ochranné prostriedky, ktoré „dýchajú“: umožňujú priechod vzduchu a najmä únik vodnej pary. V dôsledku toho sa môže pot, hlavný chladiaci mechanizmus ľudského tela, odparovať. Mechanizmus však musí blokovať chemické a biologické činitele. A tu vstupuje do hry takzvaná technológia. "Druhá koža". Ale táto technológia je v skutočnosti len jedným z prvkov revolučnejších zmien v jej modernej podobe. Hovoríme o tkanine založenej na uhlíkových nanorúrkach.
Šírka - menej ako 5 nanometrov
Uhlík je jedným z najvyhľadávanejších a najznámejších „stavebných materiálov“v chémii. Organická chémia je predovšetkým do značnej miery založená na použití tohto konkrétneho prvku periodickej tabuľky.
Je to však práve kvôli ich schopnosti fungovať ako potrubie, píše Anne M. Stark z Livermore National Laboratory. Lawrence (University of Berkeley, USA), vedci vyvíjajú textílie s membránami, ktoré obsahujú uhlíkové nanorúrky.
Nanorúrky sú päťtisíckrát menšie ako priemer ľudského vlasu. Poskytujú kanály, ktorými môže prechádzať vzduch a vodná para, ale tiež blokujú biologické činitele.
- hovorí Stark: jej slová cituje news.com.ua.
Technologické spoločnosti špecializujúce sa na letecký priemysel a globálnu bezpečnosť (napríklad Northrop Grumman) okrem toho aktívne financujú výskum v tejto oblasti v spojení s akademickými a vládnymi laboratóriami.
Použitie uhlíkových nanorúrok nie je obmedzené na technológiu druhej kože; vývojári vidia ich široké využitie v ďalších inováciách, vrátane flexibilnej elektroniky, pokročilých leteckých komponentov a dokonca aj v potenciálnom vývoji vesmírnych výťahov.
Uhlík oddávna priťahoval vedcov
Potenciál uhlíka vedcov dlho priťahoval; v roku 1991 sa im podarilo získať prvé skutočné nanorúrky. Rúry sú vyrobené z viazaných atómov uhlíka a za použitia vhodných technológií môžu slúžiť ako základ pre materiál, ktorého póry sú iba niekoľkokrát väčšie ako priemer jednotlivých atómov.
Aj vírusy sú príliš objemné na to, aby prenikli do takého tkaniva. Vzduch a vodná para zároveň prechádzajú tak voľne, že tkanina „dýcha“lepšie ako populárne komerčné tkaniny ako Gore-Tex.
Chemické činidlá sú zároveň kompaktnejšie a môžu dokonca prekĺznuť nanorúrkou. Riešením je urobiť nanorúrky inteligentnými tým, že ich vybavíte funkčnými skupinami molekúl, ktoré pôsobia ako strážcovia brány a blokujú hrozbu. Podľa vedúceho tímu Livermore Quanga Jen Woo, tkanina „: odtiaľ názov uvedený vyššie.
Tkanivo bude teda schopné blokovať chemické činidlá, ako je horčičný plyn, nervové plyny GD a VX, jedy, ako je stafylokokový enterotoxín, a biologické spóry, ako je antrax.
- zdôrazňuje Jen Woo.
Podobný materiál vyvinul Spoločný úrad pre vedu a technológie Americkej agentúry pre zníženie hrozieb v oblasti obrany. Pentagon oznámil možný vzhľad novej inteligentnej tkaniny v decembri 2016: informácie o tom zverejnil portál Forces Network.
Použitie nanorúrok ponúka aj ďalšie zaujímavé perspektívy. Najmä vybavenie vojaka budúcnosti naznačuje, že do uniformy budú zabudované flexibilné inteligentné prvky, ktoré v reálnom čase diagnostikujú zdravie vojaka. Vedci navyše hľadajú spôsoby, ako sľubné bojové systémy odľahčiť začlenením prvkov do uniforiem. Zaujíma ich predovšetkým schopnosť zbaviť sa drôtov a poskytovať elektronike vysokorýchlostný prenos údajov i napájanie. Nanokarbónové trubice sú najlepšou voľbou pre vývoj flexibilných procesorov. Záujem výskumníkov sa však nesústredí len na nich.
John Ho, docent na Inštitúte zdravotníckych inovácií a technológie na Národnej univerzite v Singapure (NUS) a NUS Engineering, hovoril pre Futurity o tom, ako sa jeho tímu podarilo vytvoriť inteligentnú tkaninu, ktorú je možné použiť ako signálový vodič pre viacnásobné nosenie. zariadení súčasne. Článok bol uverejnený 29. júla tohto roku.
V súčasnosti väčšina zariadení používa na bezdrôtovú komunikáciu Bluetooth a Wi-Fi. Tieto technológie však rýchlo vyčerpávajú elektroniku, čo je pre vojakov na bojovej operácii neprijateľné. Americká armáda vypočítala, že náklady na nabíjačky batérií môžu prekročiť náklady na strelivo do ručných zbraní, pretože armáda pri misiách uprednostňuje výmenu akýchkoľvek batérií za úplne nové.
Metamateriály
Na vytvorenie novej Hi-Tech tkaniny v Singapure boli použité takzvané metamateriály. Umelo vytvorené a majú negatívny index lomu, majú jedinečné elektrické, magnetické, optické a ďalšie vlastnosti.
Metamateriály sú schopné vytvárať tzv.„Povrchové vlny“, ktoré môžu poskytovať prenos údajov s výkonom 1000 krát menším ako moderné protokoly. Prenos takéhoto signálu je navyše menej zraniteľný voči hackingu - informácia „putuje“10 cm od tela - v Bluetooth a Wi -Fi môže „odletieť“do vzdialenosti niekoľkých desiatok metrov.
Vytvorené inteligentné oblečenie je veľmi trvanlivé. Môže sa skladať a ohýbať s minimálnou stratou sily signálu a vodivé pásy sa môžu dokonca prerušiť alebo zlomiť bez obmedzenia možností bezdrôtového pripojenia. Odevy je tiež možné prať, sušiť a žehliť rovnakým spôsobom ako bežné oblečenie.
Takúto inteligentnú formu je možné efektívne použiť na monitorovanie výkonu a zdravia bojovníka, zníženie úrovne zvuku v slúchadlách a tlač správ. Patent na ňu už bol zaregistrovaný a bola vytvorená vzorka látky.
Najzaujímavejšie je, že túto technológiu je možné použiť spolu s existujúcimi vzorkami uniforiem. Na rezanie a šitie sa používa laser. A samotný vodivý materiál, ktorého pásy sú zvnútra pripevnené k uniforme pomocou textilného lepidla, je lacný. Stojí to v rozmedzí niekoľkých dolárov za meter a môže byť dodávaný v kotúčoch na priemyselné použitie.
Vyššie uvedený uhlík má inú známu formu: grafén. Ak sú nanorúrky vo forme rámca, grafén je plochý. Skladá sa z atómov uhlíka tvoriacich mriežku. Za jeho otvorenie získali Nobelovu cenu absolventi ruských univerzít Andrej Geim a Konstantin Novoselov. Vedci z univerzity RMIT v austrálskom Melbourne dokázali pomocou grafénu vyvinúť nákladovo efektívnu a škálovateľnú metódu rýchlej výroby textílií, ktorá obsahuje zariadenia na skladovanie energie.
Ďalšia generácia inteligentných nepremokavých tkanín bude vytlačená laserom a vyrobená za niekoľko minút. Toto je budúcnosť, ktorú predstavujú vedci stojaci za novými technológiami pre vývoj elektronického textilu. Už v skúšobnej fáze vám táto metóda za tri minúty umožní vytvoriť vzorku inteligentnej tkaniny s rozmermi 10 x 10 cm. Tkanina je vodotesná, rozťahovateľná a ľahko sa integruje s technológiami skladovania energie.
Laser namiesto krajčírky
Technológia umožňuje pomocou laserovej tlače aplikovať grafénové superkondenzátory priamo na textil. Sú to výkonné a odolné batérie, ktoré je možné ľahko kombinovať so slnečnými alebo inými zdrojmi energie. V budúcnosti táto metóda umožní rýchlo vytvárať inteligentné textílie v rolkách.
Doktor Litty Tekkakara, vedecký pracovník RMIT School of Science, zdôrazňuje, že inteligentné textílie so vstavanou technológiou snímania, bezdrôtovou komunikáciou alebo monitorovaním zdravia vyžadujú výkonné a spoľahlivé energetické riešenia.
Moderné prístupy k inteligentnému skladovaniu energie v textilnom priemysle, ako napríklad zašívanie batérií do odevov alebo používanie elektronických vlákien, môžu byť ťažkopádne a ťažkopádne a môžu mať problémy s výkonom.
- komentovala situáciu Tekkakara pre časopis Science Daily koncom augusta tohto roku.
Tieto elektronické súčiastky môžu byť tiež náchylné na skraty a mechanické poškodenie pri kontakte s potom alebo vlhkosťou z okolia. Náš superkondenzátor na báze grafénu je nielen úplne umývateľný, ale dokáže uložiť aj energiu potrebnú na napájanie inteligentného odevu a dá sa vyrobiť vo veľkom množstve za niekoľko minút.
Riešením problémov spojených s ukladaním energie v elektronických textíliách dúfame, že vytvoríme novú generáciu nositeľnej technológie a uniforiem Hi-Tech.
V súčasnej dobe je pomocou výskumu dokázané, že tento materiál preukázal odolnosť voči rôznym teplotám a praniu, jeho vlastnosti zostávajú stabilné.
O koncepte sa verejne diskutovalo od začiatku roku 2000
Testovanie „múdrej“formy začalo už veľmi dávno. V roku 2005 bol zverejnený koncept jeho použitia a v apríli 2012 ukázal inteligentný textil so sídlom v Surrey sľubnú formu na podujatí, ktoré organizuje Centrum pre obranné podniky (CDE). Firma si nechala patentovať množstvo techník tkania komplexných vodivých tkanín. Elektronická tkanina môže poskytovať uniformy s jediným centrálnym zdrojom energie a prenosu, čím sa eliminuje väčšina ťažkopádnych káblov a drôtov.
Systém umožňuje prenos údajov a energie aj v prípade poškodenia tkaniva, čo sa líši od technológií, ktoré používajú káble.
Máme tkaninu vloženú vo veste, košeli, prilbe, batohu a rukavici na zbrane. To nám umožnilo vytvoriť sieť, ktorá prenáša energiu a údaje tam, kde ich potrebujeme.
Pre BBC News to povedala Asha Thompson, riaditeľka spoločnosti Intelligent Textiles.
Spoločnosť potom získala asi 240 000 libier na ďalší vývoj technológie. Firma tiež vyvíjala textilnú klávesnicu na použitie s prenosným počítačom, ktorá mala byť integrovaná s uniformou.
Globálny trh s inteligentnými tkaninami rastie
Market Research Future, predpovedajúci tento sektor trhu do roku 2023, poznamenáva, že globálny trh s inteligentnými tkaninami na vojenské účely do tohto dátumu prekročí hranicu 1,7 miliardy dolárov.
Podľa analytikov Spojené štáty pracujú predovšetkým týmto smerom, ale ázijské krajiny, ako napríklad India a Čína, sú pripravené investovať do tohto sektora.
Rusko vyvíja svoje vlastné
Rusko tiež nie je pripravené stáť bokom. Televízny kanál Zvezda informuje o použití inteligentných tkanín v súbore sľubných zariadení pre ruského „vojaka budúcnosti“„Ratnik-2“. Forma používa predovšetkým aramidovú tkaninu impregnovanú špeciálnym zložením od JSC „Kamenskvolokno“. Televízny kanál „Zvezda“o tom hovoril vo svojom materiáli o novom oblečení.
V roku 2018 Rostec predstavil materiál chameleónu a v roku 2019 jeho revidovanú verziu. Táto tkanina dokáže napodobniť krajinu - tento materiál bol použitý na zakrytie prilby „Warrior“. Na efektívne maskovanie bojovníka alebo vozidla potrebuje materiál iba niekoľko wattov elektrickej energie. Za vývoj sú zodpovední inžinieri z Technomash Research and Development Institute.
Pre Arktídu vyvinul Pokročilý výskumný fond (FPI) špeciálny materiál, ktorý dokáže teplo pri fyzickej námahe uchovávať a potom ho uvoľňovať späť. Pokiaľ ide o akumulovanú energetickú rezervu, táto tkanina je schopná 3-5 krát prekonať dostupné cudzie materiály. Oznámil to riaditeľ fondu Andrei Grigoriev v komentári pre TASS 9. júla 2019. Tkanina bola vytvorená pomocou technológie výroby ultrajemných vlákien elektrospinningom.
Ruským vedcom sa navyše podarilo vyvinúť inteligentné materiály podobné tým, ktoré sú popísané na začiatku článku: umožňujú priechod vzduchu a vodnej pary, ale zadržiavajú častice aerosólu. FPI uviedla, že práce na tkanine sa vykonávajú spoločne so Saratovskou štátnou univerzitou.
