A világ seregei az "okos" szövetekből készült egyenruhák bevezetése felé vezető úton: a vírusok elleni védelemtől az energiatárolásig
Feltételezhető, hogy a következő 7-10 évben az "okos" forma tömegesen megjelenik a különböző országok hadseregében. Jelenleg több ország foglalkozik a Hi-Tech szövet és az arra épülő ruházat fejlesztésével.
Hagyományosan az "okos" szövetek több típusra oszthatók:
1. Passzív. Ebben az esetben az anyag csak információkat gyűjt és továbbít a felhasználónak a későbbi műveletekhez.
2. Aktív. Ebben az esetben a HiTech szövet nem csak információt kap, hanem reagál is, az adatok egy része egy személyi számítógépre kerül, amely jelet ad a funkcionalitás adott algoritmus szerinti kidolgozására.
3. Interaktív. Az "okos szövet" nemcsak információkat gyűjt, hanem reagál és alkalmazkodik a külső változásokhoz. Különösen az ezekkel a technológiákkal létrehozott testpáncélok és védőlemezek képesek lesznek visszaállítani erejüket a harc során. Vagy az egyenruha anyaga megkeményedhet, és például sín keletkezhet a törött végtag számára.
Sok követelmény van az "okos szövet" számára
Az új generáció ígéretes formájával szemben számos komoly követelmény támasztja. Például egyrészt „lélegző” lesz, másrészt azonban olyan veszélyek elleni védelemre tervezték, mint a vírusok és a vegyi anyagok. fegyver. Mik ezek a követelmények?
Először is, a modern biokémiai védőruházat rendkívül kényelmetlen formát jelent a harctéren. Terjedelmesek és hermetikusan záródnak. A katona teste ez utóbbi tényező miatt erősen izzad. A kísérő felszerelés sem túl kényelmes. Túlmelegedés, kimerültség... Az ilyen ruhákban tevékenykedő csapatok hatékonysága csökken a harcosok fáradtsága, a mindennapi kellemetlenségektől való elvonódása miatt.
A probléma megoldása a védőfelszerelés, amely "lélegzik": átengedi a levegőt, és különösen lehetővé teszi a vízgőz távozását. Ennek eredményeként a verejték, az emberi test fő hűtőmechanizmusa, elpárologhat. A mechanizmusnak azonban blokkolnia kell a kémiai és biológiai anyagokat. És itt jön képbe az úgynevezett technológia. "második bőr". De ez a technológia valójában csak egy eleme a modern forma forradalmibb változásának. Szén nanocsöveken alapuló szövetről beszélünk.
Szélesség - kevesebb, mint 5 nanométer
A szén a kémia egyik legkeresettebb és legismertebb "építőanyaga". A szerves kémia nagymértékben a periódusos rendszer ezen elemének használatán alapul.
Ez azonban pontosan annak köszönhető, hogy csővezetékként szolgálhatnak – írja Ann M. Stark, a Livermore National Laboratory munkatársa. Lawrence (University of Berkeley, USA) kutatói membránnal ellátott szöveteket fejlesztenek, amelyek szén nanocsöveket is tartalmaznak.
- mondja Stark: a news.com.ua a szavait idézi.
Ezenkívül a repülésre és a globális biztonságra szakosodott technológiai cégek (például a Northrop Grumman) tudományos és kormányzati laboratóriumokkal együtt aktívan finanszírozzák az ezen a területen végzett kutatásokat.
A szén nanocsövek használata nem korlátozódik a második bőr technológiára; a fejlesztők széleskörű alkalmazásukat más innovációkban látják, beleértve a rugalmas elektronikát, a fejlett repülőgép-alkatrészek gyártását, sőt az űrliftek potenciális fejlesztését is.
A szén régóta vonzza a tudósokat
A szénben rejlő lehetőségek régóta vonzzák a tudósokat: 1991-ben sikerült megszerezniük az első valódi nanocsöveket. A kötött szénatomokból, megfelelő technológiával megépített csövek olyan anyag alapjául szolgálhatnak, amelynek pórusai csak néhányszor akkorák, mint az egyes atomok átmérője.
Még a vírusok is túl terjedelmesek ahhoz, hogy behatoljanak az ilyen szövetekbe. Ugyanakkor a levegő és a vízgőz olyan szabadon halad át, hogy a szövet jobban lélegzik, mint a népszerű kereskedelmi szövetek, mint például a Gore-Tex.
Ugyanakkor a vegyi anyagok tömörebbek, és akár egy nanocsövön is átcsúszhatnak. A megoldás az, hogy a nanocsöveket intelligenssé tegyék oly módon, hogy funkcionális molekulacsoportokkal látják el őket, amelyek kapuőrként működnek a fenyegetés blokkolása érdekében. A Livermore csapatvezetője, Kuang Jen Wu szerint a szövet "olyan lesz, mint egy okos második bőr, amely reagál a környezetre.”: innen a fent említett név.
Jen Woo hangsúlyozza.
Hasonló anyagot dolgozott ki az Egyesült Államok Védelmi Fenyegetéscsökkentési Ügynökségének közös tudományos és műszaki irodája is. A Pentagon 2016 decemberében jelentette be egy új intelligens szövet esetleges megjelenését: erről a Forces Network portál tett közzé információkat.
A nanocsövek használata más érdekes lehetőségeket is kínál. A jövő katonájának felszerelése különösen azt feltételezi, hogy rugalmas intelligens elemeket építenek be az egyenruhába, valós időben diagnosztizálva a harcos egészségi állapotát. Ezen túlmenően a tudósok olyan módokat keresnek, amelyek elősegítik a fejlett harcrendszereket azáltal, hogy elemeiket egyenruhába ágyazzák. Különösen az érdekli őket, hogy megszabadulhassanak a vezetékektől, és egyszerre biztosítsák a nagy sebességű adatátvitelt és a teljesítményelektronikát. A nanokarbon csövek a legalkalmasabbak a rugalmas processzorok fejlesztésére. A kutatók érdeklődése azonban nem csak rájuk irányul.
John Ho, a Szingapúri Nemzeti Egyetem (NUS) Egészségügyi Innovációs és Technológiai Intézetének és a NUS Engineering docense elmondta: Futurity kiadása arról, hogyan sikerült csapatának egy olyan intelligens szövetet létrehoznia, amely egyszerre több hordható eszköz jelvezetőjeként is használható. A cikk ez év július 29-én jelent meg.
Jelenleg a legtöbb eszköz Bluetooth-ot és Wi-Fi-t használ a vezeték nélküli kommunikációhoz. Ezek a technológiák azonban gyorsan kisütik az elektronikát, ami elfogadhatatlan a harci küldetést teljesítő katonák számára. Az amerikai hadsereg számításai szerint az akkumulátortöltők költsége meghaladhatja a kézi lőfegyverek árait, mivel a küldetések során a hadsereg előszeretettel cseréli le az akkumulátorokat teljesen újakra.
Metaanyagok
Az úgynevezett metaanyagokat új Hi-Tech szövet létrehozásához használták Szingapúrban. Mesterségesen létrehozva, negatív törésmutatóval rendelkeznek, egyedi elektromos, mágneses, optikai és egyéb tulajdonságokkal rendelkeznek.
A metaanyagok képesek létrehozni az ún. „felszíni hullámok”, amelyek a jelenlegi protokolloknál 1000-szer kisebb teljesítménnyel képesek adatátvitelt biztosítani. Ráadásul egy ilyen jel átvitele kevésbé kiszolgáltatott a hackelésnek - az információ a testtől 10 cm-re "utazik" - Bluetooth és Wi-Fi esetén akár több tíz méteres távolságra is "elrepülhet".
A megalkotott "okos" ruhák nagyon tartósak. Minimális jelerősség-veszteséggel összehajtható és hajlítható, a vezető csíkok pedig akár el is vághatók vagy eltéphetők a vezeték nélküli kapcsolat korlátozása nélkül. A ruhadarabok ugyanúgy moshatók, száríthatók és vasalhatók, mint a normál ruhák.
Egy ilyen intelligens forma hatékonyan használható a vadászgép teljesítményének és egészségi állapotának figyelésére, a fejhallgató hangerejének csökkentésére és üzenetek nyomtatására. Már szabadalmat is jegyeztek rá, szövetmintát készítettek.
A legérdekesebb az, hogy ez a technológia a meglévő egyenruhákkal együtt is használható. Vágáshoz és varráshoz lézert használnak. Maga a vezető anyag pedig, aminek a csíkjait belülről szövetragasztóval rögzítik az egyenruhara, olcsó. Lineáris méterenként néhány dollárba kerül, és tekercsben szállítható az ipari termeléshez.
A korábban említett szénnek van egy másik jól ismert formája: a grafén. Ha a nanocsövek váz alakúak, akkor a grafén lapos. Rácsban elhelyezkedő szénatomokból áll. Felfedezéséért az orosz egyetemeken végzett Andrei Geim és Konstantin Novoselov Nobel-díjat kapott. Az ausztráliai Melbourne-i RMIT Egyetem tudósai grafén felhasználásával költséghatékony és méretezhető módszer a gyors textilgyártáshoz, amely beépített energiatárolókkal rendelkezik.
Az intelligens vízálló szövetek következő generációja lézernyomtatással és percek alatt készül el. Ezt a jövőt képzelik el a kutatók az új e-textil fejlesztési technológiák mögött. A módszer már a kísérleti szakaszban, három perc alatt lehetővé teszi, hogy 10x10 cm-es intelligens szövetmintát készítsünk, amely vízálló, nyújtható és könnyen integrálható az energiatároló technológiákkal.
Varrónő helyett lézer
A technológia lehetővé teszi, hogy a grafén szuperkondenzátorokat lézernyomtatással közvetlenül textíliákra alkalmazzák. Erőteljes és tartós akkumulátorok, amelyek könnyen kombinálhatók napenergiával vagy más energiaforrásokkal. A módszer a jövőben lehetővé teszi az intelligens textíliák tekercsben történő gyors elkészítését.
Dr. Litty Tekkakara, az RMIT Tudományos Iskola kutatója hangsúlyozza, hogy a beépített érzékelési, vezeték nélküli kommunikációs vagy egészségfigyelő technológiával rendelkező intelligens textíliák erőteljes és megbízható energiamegoldásokat igényelnek.
- kommentálta a helyzetet a magazinnak Tekkakara Science Daily idén augusztus végén.
Az e-textíliák energiatárolási kihívásainak megoldásával a hordható technológia és a hi-tech egyenruhák új generációját kívánjuk létrehozni.
Jelenleg kutatások segítségével bebizonyosodott, hogy ez az anyag ellenáll a különböző hőmérsékleteknek és mosásnak, tulajdonságai stabilak maradnak.
A koncepciót a 2000-es évek eleje óta vitatják nyilvánosan
Az "okos" forma tesztelése már régen elkezdődött. Használatának koncepciója 2005-ben jelent meg, 2012 áprilisában pedig a brit Surrey-i Intelligent Textiles cég mutatta be az ígéretes formát a Center for Defense Enterprises (CDE) rendezvényén. A vállalat számos technikát szabadalmaztatott összetett vezetőképes szövetek szövésére. Az "elektronikus szövet" egyetlen központi áram- és átviteli forrást biztosít az egyenruháknak, kiküszöbölve a legtöbb terjedelmes kábelt és vezetéket.
A rendszer lehetővé teszi az adatok és az elektromos áram átvitelét akkor is, ha a szövet sérült - ez a különbség a kábeleket használó technológiáktól.
Asha Thompson, az Intelligent Textiles igazgatója elmondta a BBC News-nak.
A cég ezután mintegy 240 000 fontot kapott a technológia továbbfejlesztésére. A cég egy szövet billentyűzetet is fejleszt egy laptop számítógéphez, amelyet a tervek szerint az egyenruhával integráltak.
Az "okos" szövetek globális piaca növekszik
A jelentésben Piackutatási jövő, amely előrejelzést ad erre a piaci szektorra 2023-ig, megjegyzik, hogy a jelzett időpontra a katonai felhasználásra szánt intelligens szövetek globális piaca meghaladja az 1,7 milliárd dollárt.
Elemzők szerint az Egyesült Államok dolgozik leginkább ebbe az irányba, de az ázsiai országok, így India és Kína is készek jelentős forrásokat fektetni ebbe a szektorba.
Oroszország fejlődik
Oroszország sem kész félreállni. A Zvezda TV-csatorna intelligens szövetek felhasználásáról számol be egy ígéretes felszerelésben a Ratnik-2 orosz „jövő katonája” számára. Az egyenruha különösen a Kamenskvolokno JSC speciális összetételével impregnált aramidszövetet használ. Erről az új felszerelésről szóló anyagában mondta TV-csatorna "Star".
A Rostec 2018-ban mutatta be a kaméleon anyagot, 2019-ben pedig annak átdolgozott változatát. Ez a szövet képes utánozni a tájat - ez az anyag borította a "Warrior" sisakját. A vadászgép vagy felszerelés hatékony álcázásához az anyagnak csak néhány watt áramra van szüksége. A fejlesztésért a Tekhnomash Kutatótechnológiai Intézet mérnökei felelősek.
Az Északi-sarkvidék számára az Foundation for Advanced Study (FPI) egy speciális anyagot fejlesztett ki, amely képes tárolni a hőt edzés közben, majd visszaengedni. A tárolt energia tekintetében ez a szövet 3-5-szörösére képes felülmúlni a rendelkezésre álló idegen anyagokat. Ezt Andrej Grigorjev, az alap igazgatója jelentette be a TASS-nak adott kommentárjában 9. július 2019-én. A szövetet az ultravékony szálak elektrofonással történő előállításának technológiájával hozták létre.
Ráadásul orosz tudósoknak sikerült a cikk elején leírtakhoz hasonló intelligens anyagokat kifejleszteniük: átengedik a levegőt és a vízgőzt, de megfogják az aeroszol részecskéket. Az FPI közölte, hogy a szöveten a Szaratovi Állami Egyetemmel közösen dolgoznak.
Információk