En revolution inden for militær teknologi. Disse ord er primært forbundet med supervåben, lasertanke, ny generations software, kunstig intelligens. Imidlertid venter militærindustrien i den nærmeste fremtid på et kup i en mindre substitut, men ikke mindre vigtig - i militæruniform. Verdens hære er på vej til at indføre en helt ny militæruniform.
Det antages, at den "smarte" form vil begynde at dukke op massivt i de forskellige landes hære i de næste 7-10 år. Nu er flere lande engageret i udviklingen af Hi-Tech-stof og tøj baseret på det.
Betinget "smarte" stoffer kan opdeles i flere typer:
1. Passiv. I dette tilfælde indsamler og transmitterer materialet kun oplysninger til efterfølgende handlinger til brugeren.
2. Aktiv. I dette tilfælde modtager HiTech -stoffet ikke kun information, men reagerer også, en del af dataene overføres til en personlig computer, hvilket giver et signal om at udarbejde funktionaliteten i henhold til en given algoritme.
3. Interaktiv. Smart stof indsamler ikke kun information, men reagerer og tilpasser sig også i overensstemmelse med eksterne ændringer. Især kropspanser og beskyttelsesplader, der er skabt ved hjælp af disse teknologier, vil være i stand til at genoprette deres styrkeegenskaber under kamp. Eller uniformens materiale kan hærde og for eksempel skabe en skinne for et brudt lem.
Der er mange krav til smart stof
Der stilles flere alvorlige krav til den lovende form for den nye generation. For eksempel vil det på den ene side være "vejrtrækning", men på den anden side er det designet til at beskytte mod farer som vira og kemiske våben. Hvad er årsagerne til disse krav?
Først og fremmest er moderne biokemiske beskyttelsesdragter en yderst ubelejlig form for slagmarken. De er omfangsrige og hermetisk lukkede. En soldats krop sveder voldsomt på grund af sidstnævnte faktor. Det tilhørende udstyr er heller ikke særlig praktisk. Overophedning, udmattelse … Effektiviteten af tropper, der opererer i sådanne beklædningsgenstande, reduceres på grund af soldaternes træthed, deres distraktion til dagligdagens gener.
Løsningen på dette problem er beskyttelsesudstyr, der "ånder": det lader luft passere igennem og især lader vanddamp slippe ud. Som et resultat kan sved, den vigtigste køle -mekanisme i menneskekroppen, fordampe. Mekanismen skal imidlertid blokere kemiske og biologiske midler. Og det er her, den såkaldte teknologi spiller ind. "Anden hud". Men denne teknologi er faktisk bare et element i mere revolutionær forandring i sin moderne form. Vi taler om et stof baseret på carbon nanorør.
Bredde - mindre end 5 nanometer
Kulstof er et af de mest efterspurgte og velkendte "byggematerialer" inden for kemi. Især er organisk kemi i høj grad baseret på brugen af dette særlige element i det periodiske system.
Det er dog netop på grund af deres evne til at fungere som rørledninger, skriver Anne M. Stark fra Livermore National Laboratory. Lawrence (University of Berkeley, USA), forskere udvikler stoffer med membraner, der omfatter carbon nanorør.
Nanorør er fem tusinde gange mindre end diameteren på et menneskehår. De tilvejebringer kanaler, gennem hvilke luft og vanddamp kan passere, men blokerer også biologiske midler.
- siger Stark: hendes ord er citeret af news.com.ua.
Derudover finansierer teknologivirksomheder med speciale i luftfart og global sikkerhed (f.eks. Northrop Grumman) aktivt forskning på dette område i samarbejde med akademiske og offentlige laboratorier.
Brugen af carbon nanorør er ikke begrænset til anden hudteknologi; udviklere ser deres udbredte anvendelse i andre innovationer, herunder fleksibel elektronik, avancerede luftfartskomponenter og endda den potentielle udvikling af rumelevatorer.
Kulstof har længe tiltrukket forskere
Kulstofets potentiale har længe tiltrukket forskere; det lykkedes dem at få de første rigtige nanorør i 1991. Konstrueret af bundne kulstofatomer ved hjælp af passende teknologier kan rør tjene som grundlag for et materiale, hvis porer kun er flere gange større end diameteren på individuelle atomer.
Selv vira er for omfangsrige til at trænge ind i sådant væv. Samtidig passerer luft og vanddamp så frit, at stoffet “ånder” bedre end populære kommercielle stoffer som Gore-Tex.
På samme tid er kemiske midler mere kompakte og kan endda glide gennem et nanorør. Løsningen er at gøre nanorør smart ved at udstyre dem med funktionelle grupper af molekyler, der fungerer som portvagter for at blokere truslen. Ifølge Livermore teamleder Quang Jen Woo, stoffet “: deraf navnet nævnt ovenfor.
Således kan vævet blokere kemiske midler, såsom sennepsgas, nervegasser GD og VX, giftstoffer såsom stafylokok -enterotoksin og biologiske sporer, såsom miltbrand.
- understreger Jen Woo.
Lignende materiale blev udviklet af Joint Science and Technology Bureau i US Defense Threat Reduction Agency. Pentagon annoncerede muligvis et nyt smart stof i december 2016: oplysninger om dette blev offentliggjort af Forces Network -portalen.
Brugen af nanorør giver også andre interessante perspektiver. Især udstyret fra fremtidens soldat indebærer, at fleksible smarte elementer vil blive indbygget i uniformen, der diagnosticerer soldatens helbred i realtid. Derudover leder forskere efter måder at lette lovende kampsystemer på ved at inkorporere elementer i uniformer. Især er de interesserede i evnen til at slippe af med ledningerne og levere både højhastighedsdatatransmission og elektronisk strøm. Nanocarbonrør er det bedste valg til udvikling af fleksible processorer. Forskernes interesse er imidlertid ikke kun fokuseret på dem.
John Ho, lektor ved Institute of Health Innovation and Technology ved National University of Singapore (NUS) og NUS Engineering, talte med Futurity om, hvordan hans team formåede at skabe et smart stof, der kan bruges som signalleder til flere bærbare enheder på samme tid. Artiklen blev offentliggjort den 29. juli i år.
I øjeblikket bruger de fleste enheder Bluetooth og Wi-Fi til trådløs kommunikation. Disse teknologier tømmer imidlertid hurtigt elektronik, hvilket er uacceptabelt for soldater på en kampoperation. Den amerikanske hær har beregnet, at omkostningerne ved batteriopladere kan overstige omkostningerne ved håndvåbenammunition, da militæret foretrækker at udskifte batterier med helt nye på missioner.
Metamaterialer
For at skabe et nyt Hi-Tech-stof i Singapore blev der brugt såkaldte metamaterialer. De er kunstigt skabt og har et negativt brydningsindeks og har unikke elektriske, magnetiske, optiske og andre egenskaber.
Metamaterialer er i stand til at skabe såkaldte."Overfladebølger", som kan levere datatransmission med en effekt på 1000 gange mindre end moderne protokoller. Derudover er transmissionen af et sådant signal mindre sårbar over for hacking - information "rejser" 10 cm fra kroppen - i Bluetooth og Wi -Fi kan den "flyve væk" i en afstand på op til flere titalls meter.
Det skabte smarte tøj er meget holdbart. Det kan folde og bøje med minimalt tab i signalstyrke, og ledende strimler kan endda skære eller knække uden at begrænse trådløse muligheder. Tøj kan også vaskes, tørres og stryges på samme måde som almindeligt tøj.
En sådan intelligent form kan effektivt bruges til at overvåge en jægers ydeevne og helbred, reducere lydniveauet i hovedtelefoner og udskrive meddelelser. Der er allerede registreret et patent på det, og der er oprettet en stofprøve.
Det mest interessante er, at denne teknologi kan bruges sammen med eksisterende prøver af uniformer. En laser bruges til at skære og sy. Og selve det ledende materiale, hvis strimler er fastgjort indefra til uniformen ved hjælp af stoflim, er billigt. Det koster i intervallet et par dollars pr. Meter og kan leveres i ruller til industriel brug.
Det tidligere nævnte carbon har en anden kendt form: grafen. Hvis nanorørene er i form af en ramme, så er grafen fladt. Det består af kulstofatomer, der danner et gitter. Til åbningen modtog kandidater fra russiske universiteter Andrei Geim og Konstantin Novoselov Nobelprisen. Ved hjælp af grafen har forskere ved RMIT University i Melbourne, Australien, været i stand til at udvikle en omkostningseffektiv og skalerbar metode til hurtigt at lave tekstiler, der indeholder energilagringsenheder.
Den næste generation af smarte vandtætte stoffer laserprinte og laves på få minutter. Det er den fremtid, forskerne bag nye teknologier til udvikling af elektroniske tekstiler repræsenterer. Allerede på forsøgsfasen, på tre minutter, giver metoden dig mulighed for at oprette en prøve af intelligent stof, der måler 10x10 cm. Stoffet er vandtæt, strækbart og integreres let med energilagringsteknologier.
Laser i stedet for en syerske
Teknologien tillader brug af laserprint til at påføre grafen -superkapacitorer direkte på tekstiler. De er kraftfulde og holdbare batterier, der let kan kombineres med solceller eller andre energikilder. Fremover gør metoden det muligt hurtigt at oprette smarte tekstiler i ruller.
Dr. Litty Tekkakara, forsker ved RMIT School of Science, understreger, at smarte tekstiler med indbygget sensorteknologi, trådløs kommunikation eller sundhedsovervågning kræver kraftfulde og pålidelige energiløsninger.
Moderne metoder til smart energilagring i tekstilindustrien, såsom at sy batterier i tøj eller bruge elektroniske fibre, kan være besværlige og besværlige og have problemer med ydeevnen.
- kommenterede Tekkakars situation til magasinet Science Daily i slutningen af august i år.
Disse elektroniske komponenter kan også være modtagelige for kortslutninger og mekaniske skader, når de kommer i kontakt med sved eller fugt fra miljøet. Vores grafenbaserede superkondensator er ikke kun fuldstændig vaskbar, den kan lagre den energi, der er nødvendig for at drive et smart tøj, og kan produceres i store mængder på få minutter.
Ved at tage udfordringerne op ved at lagre energi i elektroniske tekstiler håber vi at skabe en ny generation af bærbar teknologi og Hi-Tech uniformer.
I øjeblikket er det ved hjælp af forskning blevet bevist, at dette materiale har vist modstandsdygtighed over for forskellige temperaturer og vask, dets egenskaber forbliver stabile.
Konceptet er blevet diskuteret offentligt siden begyndelsen af 2000'erne
Testene af den "smarte" form begyndte for længe siden. Et koncept til dets brug blev udgivet i 2005, og i april 2012 viste Surrey-baserede Intelligent Textiles en lovende form ved en begivenhed, der varet af Center for Defense Enterprises (CDE). Firmaet har patenteret en række teknikker til vævning af komplekse ledende stoffer. Elektronisk stof kan give uniformer en enkelt central strømkilde og transmission, hvilket eliminerer de fleste besværlige kabler og ledninger.
Systemet gør det muligt at overføre data og strøm, selvom væv er beskadiget, hvilket adskiller sig fra teknologier, der bruger kabler.
Vi har stof indlejret i vest, skjorte, hjelm, rygsæk og våbenhandske. Dette tillod os at oprette et netværk, der overfører energi og data til det sted, hvor vi har brug for det.
Asha Thompson, direktør for Intelligent Textiles, fortalte BBC News.
Virksomheden modtog derefter omkring 240.000 pund til at videreudvikle teknologien. Firmaet udviklede også et stoftastatur til brug med en bærbar computer, der var planlagt at blive integreret med uniformen.
Det globale marked for smarte stoffer vokser
Market Research Future -rapporten, der forudsiger denne sektor på markedet frem til 2023, bemærker, at det globale marked for intelligente stoffer til militær brug vil overstige 1,7 milliarder dollar på det tidspunkt.
Ifølge analytikere arbejder USA mest af alt i denne retning, men asiatiske lande som Indien og Kina er klar til at investere i denne sektor.
Rusland udvikler sit eget
Rusland er heller ikke klar til at stå til side. Zvezda tv-kanal rapporterer om brugen af intelligente stoffer i et sæt lovende udstyr til den russiske "fremtidens soldat" "Ratnik-2". Specielt bruger formen aramidstof imprægneret med en speciel sammensætning fra JSC "Kamenskvolokno". Tv -kanalen "Zvezda" talte om dette i sin artikel om det nye outfit.
I 2018 præsenterede Rostec kamæleonmaterialet og i 2019 - den reviderede version. Dette stof er i stand til at efterligne landskabet - dette materiale blev brugt til at dække "Warrior's" hjelmen. For effektivt at camouflere en jagerfly eller et køretøj har materialet kun brug for et par watt elektricitet. Ansvarlig for udviklingen er ingeniører fra Technomash Research and Development Institute.
For Arktis har Advanced Research Fund (FPI) udviklet et specielt materiale, der er i stand til at lagre varme under fysisk anstrengelse og derefter frigive det tilbage. Med hensyn til den akkumulerede energireserve er dette stof i stand til at overgå de tilgængelige fremmede materialer med 3-5 gange. Dette blev annonceret af fondens direktør, Andrei Grigoriev, i en kommentar til TASS den 9. juli 2019. Stoffet blev skabt ved hjælp af teknologien til fremstilling af ultrafine fibre ved hjælp af elektrospinning.
Derudover er det lykkedes russiske forskere at udvikle smarte materialer, der ligner dem, der blev beskrevet i begyndelsen af artiklen: de lader luft og vanddamp passere igennem, men bevarer aerosolpartikler. FPI rapporterede, at arbejdet med stoffet udføres i fællesskab med Saratov State University.
