Revolutsioon sõjatehnikas. Neid sõnu seostatakse eelkõige superrelvade, laserpaakide, uue põlvkonna tarkvara, tehisintellektiga. Kuid lähitulevikus ootab sõjatööstus riigipööret vähem asendaja, kuid mitte vähem olulise - sõjaväevormis. Maailma armeed on teel täiesti uue sõjaväevormi kasutuselevõtmise poole.
Eeldatakse, et "tark" vorm hakkab järgmise 7-10 aasta jooksul massiliselt ilmuma erinevate riikide armeedesse. Nüüd tegelevad mitmed riigid Hi-Tech-kanga ja sellel põhinevate rõivaste väljatöötamisega.
Tinglikult "nutikad" kangad võib jagada mitut tüüpi:
1. Passiivne. Sellisel juhul kogub ja edastab materjal kasutajale teavet ainult järgnevate toimingute jaoks.
2. Aktiivne. Sel juhul ei võta HiTechi kangas mitte ainult teavet vastu, vaid ka reageerib, osa andmeid edastatakse personaalarvutisse, mis annab signaali funktsionaalsuse väljatöötamiseks vastavalt antud algoritmile.
3. Interaktiivne. Nutikas kangas mitte ainult ei kogu teavet, vaid reageerib ja kohaneb vastavalt välistele muutustele. Eelkõige suudavad nende tehnoloogiate abil loodud soomukid ja kaitseplaadid taastada lahingu ajal oma tugevusomadused. Või võib vormiriietuse materjal taheneda, luues näiteks murtud jäseme jaoks lahaste.
Nutikale kangale on palju nõudmisi
Uue põlvkonna paljulubavale vormile esitatakse mitmeid tõsiseid nõudeid. Näiteks ühelt poolt on see "hingamine", kuid teisalt on see loodud kaitsma selliste ohtude eest nagu viirused ja keemiarelvad. Mis on nende nõuete põhjused?
Esiteks on kaasaegsed biokeemilised kaitseülikonnad lahinguväljal äärmiselt ebamugav vorm. Need on mahukad ja hermeetiliselt suletud. Viimase teguri tõttu higistab sõduri keha tugevalt. Seotud seadmed ei ole ka väga mugavad. Ülekuumenemine, kurnatus … Sellistes riietes tegutsevate vägede efektiivsus väheneb sõdurite väsimuse, nende tähelepanu hajutamise tõttu igapäevaste ebamugavuste tõttu.
Selle probleemi lahenduseks on kaitsevarustus, mis "hingab": see laseb õhku läbi ja võimaldab eriti veeaurul väljuda. Selle tulemusena võib higi, mis on inimkeha peamine jahutusmehhanism, aurustuda. Kuid mehhanism peab blokeerima keemilised ja bioloogilised mõjurid. Ja siin tuleb mängu nn tehnoloogia. "Teine nahk". Kuid see tehnoloogia on tegelikult vaid üks element revolutsioonilisematest muutustest tänapäevasel kujul. Me räägime kangast, mis põhineb süsiniknanotorudel.
Laius - alla 5 nanomeetri
Süsinik on keemia üks nõutumaid ja tuntumaid ehitusmaterjale. Eelkõige põhineb orgaaniline keemia suuresti perioodilisustabeli selle konkreetse elemendi kasutamisel.
Kuid just nende võime tõttu toimida torujuhtmetena, kirjutab Anne M. Stark Livermore'i riiklikust laborist. Lawrence'i (Berkeley ülikool, USA) teadlased töötavad välja kangaid, mille membraanid sisaldavad süsiniknanotorusid.
Nanotorud on inimkarva läbimõõdust viis tuhat korda väiksemad. Need pakuvad kanaleid, millest õhk ja veeaur läbi pääsevad, kuid blokeerivad ka bioloogilisi aineid.
- ütleb Stark: tema sõnu tsiteerib news.com.ua.
Lisaks rahastavad lennundusele ja ülemaailmsele julgeolekule spetsialiseerunud tehnoloogiaettevõtted (näiteks Northrop Grumman) koostöös akadeemiliste ja valitsuse laboritega aktiivselt selle valdkonna uuringuid.
Süsiniknanotorude kasutamine ei piirdu teise naha tehnoloogiaga; arendajad näevad nende laialdast kasutamist muudes uuendustes, sealhulgas paindlikus elektroonikas, täiustatud lennunduskomponentides ja isegi kosmose liftide potentsiaalses arendamises.
Süsinik on teadlasi juba ammu köitnud
Süsiniku potentsiaal on teadlasi juba ammu köitnud; neil õnnestus 1991. aastal hankida esimesed tõelised nanotorud. Seondunud süsinikuaatomitest, sobivaid tehnoloogiaid kasutades, valmistatud torud võivad olla aluseks materjalile, mille poorid on vaid mitu korda suuremad kui üksikute aatomite läbimõõt.
Isegi viirused on sellisesse koesse tungimiseks liiga mahukad. Samal ajal läbivad õhk ja veeaur nii vabalt, et kangas “hingab” paremini kui populaarsed kommertskangad nagu Gore-Tex.
Samal ajal on keemilised ained kompaktsemad ja võivad isegi nanotorust läbi libiseda. Lahendus on muuta nanotorud nutikaks, varustades need funktsionaalsete molekulide rühmadega, mis toimivad ohu blokeerimiseks väravavahtidena. Livermore'i meeskonna juhi Quang Jen Woo sõnul on kangas “: sellest ka eespool nimetatud nimi.
Seega suudab kude blokeerida selliseid keemilisi aineid nagu sinepigaas, närvigaasid GD ja VX, mürgid nagu stafülokoki enterotoksiin ja bioloogilised eosed nagu siberi katk.
- rõhutab Jen Woo.
Sarnase materjali töötas välja USA kaitseohtude vähendamise agentuuri ühine teadus- ja tehnoloogiabüroo. Pentagon teatas uue nutikanga võimalikust ilmumisest 2016. aasta detsembris: sellekohase teabe avaldas portaal Forces Network.
Nanotorude kasutamine pakub ka muid huvitavaid vaatenurki. Eelkõige eeldab tuleviku sõduri varustus, et vormiriietusse on sisse ehitatud paindlikud nutikad elemendid, mis diagnoosivad sõduri tervise reaalajas. Lisaks otsivad teadlased võimalusi paljutõotavate lahingusüsteemide kergendamiseks, lisades vormiriietusse elemente. Eelkõige on nad huvitatud juhtmetest vabanemise võimalusest ning pakuvad elektroonikale nii kiiret andmeedastust kui ka voolu. Paindlike protsessorite arendamiseks on parim valik nanosüsinikust torud. Kuid teadlaste huvi ei keskendu ainult neile.
Singapuri Riikliku Ülikooli (NUS) terviseinnovatsiooni ja -tehnoloogia instituudi dotsent John Ho ja NUS Engineering rääkisid Futurity'le sellest, kuidas tema meeskonnal õnnestus luua nutikas kangas, mida saab kasutada mitmete kantavate signaalijuhina seadmeid samal ajal. Artikkel ilmus tänavu 29. juulil.
Praegu kasutab enamik seadmeid traadita side jaoks Bluetoothi ja WiFi-ühendust. Kuid need tehnoloogiad tühjendavad kiiresti elektroonika, mis on lahingoperatsioonil sõduritele vastuvõetamatu. USA armee on arvutanud, et akulaadijate maksumus võib ületada väikerelvade laskemoona maksumust, kuna sõjavägi eelistab missioonidel asendada kõik patareid täiesti uutega.
Metamaterjalid
Singapuris uue Hi-Tech kanga loomiseks kasutati niinimetatud metamaterjale. Kunstlikult loodud ja negatiivse murdumisnäitajaga neil on ainulaadsed elektrilised, magnetilised, optilised ja muud omadused.
Metamaterjalid on võimelised looma nn."Pinnalained", mis suudavad pakkuda andmeedastust võimsusega 1000 korda vähem kui tänapäevased protokollid. Lisaks on sellise signaali edastamine häkkimise suhtes vähem haavatav - teave "liigub" kehast 10 cm kaugusele - Bluetoothi ja Wi -Fi kaudu võib see "ära lennata" mitmekümne meetri kaugusele.
Loodud nutikad riided on väga vastupidavad. See võib voltida ja painutada minimaalse signaalitugevuse kadumisega ning juhtivad ribad võivad isegi lõigata või puruneda, piiramata traadita ühenduse võimalusi. Rõivaid saab pesta, kuivatada ja triikida samamoodi nagu tavalisi riideid.
Sellist intelligentset vormi saab tõhusalt kasutada võitleja jõudluse ja tervise jälgimiseks, kõrvaklappide helitaseme vähendamiseks ja sõnumite printimiseks. Selle jaoks on patent juba registreeritud ja kangaproov on loodud.
Kõige huvitavam on see, et seda tehnoloogiat saab kasutada koos olemasolevate vormiriietuse näidistega. Lõikamiseks ja õmblemiseks kasutatakse laserit. Ja juhtiv materjal ise, mille ribad kinnitatakse riidest liimi abil seestpoolt vormiriietuse külge, on odav. See maksab paar dollarit meetri kohta ja seda saab tarnida rullides tööstuslikuks kasutamiseks.
Varem mainitud süsinikul on veel üks tuntud vorm: grafeen. Kui nanotorud on raamistiku kujul, on grafeen tasane. See koosneb süsinikuaatomitest, mis moodustavad võre. Selle avamise eest said Nobeli preemia Venemaa ülikoolide lõpetajad Andrei Geim ja Konstantin Novoselov. Grafeeni kasutades on Austraalias Melbourne'i RMIT ülikooli teadlased suutnud välja töötada kulutõhusa ja skaleeritava meetodi tekstiilide kiireks valmistamiseks, mis sisaldab energiasalvestusseadmeid.
Järgmise põlvkonna nutikad veekindlad kangad trükitakse laseriga ja valmistatakse minutitega. See on tulevik, mida esindavad elektrooniliste tekstiilide väljatöötamise uute tehnoloogiate taga olevad teadlased. Juba proovietapis, kolme minuti jooksul, võimaldab meetod luua intelligentse kanga proovi mõõtmetega 10x10 cm. Kangas on veekindel, veniv ja hõlpsasti integreeritav energiasalvestustehnoloogiatega.
Õmbleja asemel laser
Tehnoloogia võimaldab kasutada laserprindiga grafeeni superkondensaatoreid otse tekstiilile. Need on võimsad ja vastupidavad patareid, mida saab hõlpsasti kombineerida päikese- või muude energiaallikatega. Tulevikus võimaldab meetod kiiresti luua rullides nutikaid tekstiile.
RMIT teaduskooli teadur dr Litty Tekkakara rõhutab, et nutikad tekstiilid, millel on sisseehitatud anduritehnoloogia, traadita side või tervisekontroll, nõuavad võimsaid ja usaldusväärseid energialahendusi.
Kaasaegsed lähenemisviisid tekstiilitööstuse nutikale energia salvestamisele, näiteks patareide riiete külge õmblemine või elektrooniliste kiudude kasutamine, võivad olla tülikad ja kohmakad ning neil võib olla jõudlusprobleeme.
- kommenteeris Tekkakari olukorda ajakirjale Science Daily tänavu augusti lõpus.
Need elektroonikakomponendid võivad olla vastuvõtlikud ka lühisele ja mehaanilistele kahjustustele, kui nad puutuvad kokku higi või keskkonna niiskusega. Meie grafeenipõhine superkondensaator ei ole mitte ainult täielikult pestav, vaid suudab salvestada nutika rõiva toiteks vajaliku energia ning seda saab toota suurtes kogustes minutitega.
Tegeledes energia elektroonilistesse tekstiilidesse salvestamise väljakutsetega, loodame luua uue põlvkonna kantavat tehnoloogiat ja kõrgtehnoloogilisi vormiriietusi.
Praegu on uuringute abil tõestatud, et see materjal on näidanud vastupanu erinevatele temperatuuridele ja pesemisele, selle omadused püsivad stabiilsena.
Seda kontseptsiooni on avalikult arutatud alates 2000. aastate algusest
"Nutika" vormi testimist alustati juba ammu. Selle kasutamise kontseptsioon avaldati 2005. aastal ja 2012. aasta aprillis näitas Surreys asuv Intelligent Textiles paljutõotavat vormi kaitseettevõtete keskuse (CDE) korraldatud üritusel. Ettevõte on patenteerinud mitmeid tehnikaid keeruliste juhtivate kangaste kudumiseks. Elektrooniline kangas võib anda vormiriietusele ühe keskse toite- ja ülekandeallika, kõrvaldades enamiku tülikaid kaableid ja juhtmeid.
Süsteem võimaldab andmeid ja energiat edastada isegi siis, kui kude on kahjustatud, mis erineb kaableid kasutavatest tehnoloogiatest.
Meil on kangas vesti, särgi, kiivri, seljakoti ja relvakindaga. See võimaldas meil luua võrgu, mis edastab energiat ja andmeid sinna, kus seda vajame.
Intelligent Textilesi direktor Asha Thompson ütles BBC Newsile.
Seejärel sai ettevõte tehnoloogia arendamiseks umbes 240 000 naela. Ettevõte töötas välja ka riidest klaviatuuri sülearvutiga kasutamiseks, mis plaaniti ühendada vormiriietusega.
Ülemaailmne nutikate kangaste turg kasvab
Turu -uuringute tulevik, mis ennustab seda turusektorit aastani 2023, märgib, et sõjaliseks kasutuseks mõeldud arukate kangaste ülemaailmne turg ületab selleks kuupäevaks 1,7 miljardi dollari piiri.
Analüütikute sõnul töötab Ameerika Ühendriigid kõige rohkem selles suunas, kuid Aasia riigid, nagu India ja Hiina, on valmis sellesse sektorisse investeerima.
Venemaa arendab oma
Ka Venemaa pole valmis kõrvale jääma. Telekanal Zvezda teatab arukate kangaste kasutamisest Venemaa "tuleviku sõduri" "Ratnik-2" paljutõotava varustuse komplektis. Eelkõige kasutatakse vormis aramiidkangast, mis on immutatud JSC "Kamenskvolokno" spetsiaalse koostisega. Telekanal "Zvezda" rääkis sellest oma materjalis uue riietuse kohta.
2018. aastal esitles Rostec kameeleonmaterjali ja 2019. aastal selle muudetud versiooni. See kangas on võimeline maastikku jäljendama - seda materjali kasutati “Warrior’s” kiivri katmiseks. Võitleja või sõiduki efektiivseks maskeerimiseks vajab materjal vaid paari vatti elektrit. Arenduse eest vastutavad Technomashi uurimis- ja arendusinstituudi insenerid.
Arktika jaoks on arenenud uurimisfond (FPI) välja töötanud spetsiaalse materjali, mis suudab füüsilise koormuse ajal soojust salvestada ja seejärel selle tagasi lasta. Kogunenud energiavaru poolest on see kangas võimeline 3-5 korda ületama olemasolevaid võõrkehi. Sellest teatas fondi direktor Andrei Grigoriev 9. juulil 2019 TASSile antud kommentaaris. Kangas loodi ülipeenete kiudude tootmise tehnoloogia abil, kasutades elektritorgamist.
Lisaks on Vene teadlastel õnnestunud välja töötada nutikaid materjale, mis sarnanevad artikli alguses kirjeldatuga: need lasevad õhust ja veeaurust läbi, kuid säilitavad aerosooliosakesed. FPI teatas, et kangaga töötatakse koos Saratovi Riikliku Ülikooliga.
