Revolūcija militārajās tehnoloģijās. Šie vārdi galvenokārt ir saistīti ar superieročiem, lāzera tvertnēm, jaunās paaudzes programmatūru, mākslīgo intelektu. Tomēr tuvākajā laikā militāro industriju gaida apvērsums mazāk aizvietotāja, bet ne mazāk nozīmīga - militārā formā. Pasaules armijas gatavojas ieviest pilnīgi jaunu militāro formu.
Tiek pieņemts, ka nākamo 7-10 gadu laikā "gudrā" forma masveidā sāks parādīties dažādu valstu armijās. Tagad vairākas valstis nodarbojas ar Hi-Tech auduma un uz tā balstītu apģērbu izstrādi.
Nosacīti "gudrus" audumus var iedalīt vairākos veidos:
1. Pasīvs. Šajā gadījumā materiāls tikai apkopo un pārsūta lietotājam informāciju par turpmākajām darbībām.
2. Aktīvs. Šajā gadījumā HiTech audums ne tikai saņem informāciju, bet arī reaģē, daļa datu tiek pārsūtīta uz personālo datoru, kas dod signālu funkcionalitātes izstrādei saskaņā ar doto algoritmu.
3. Interaktīvs. Gudrais audums ne tikai apkopo informāciju, bet arī reaģē un pielāgojas atbilstoši ārējām izmaiņām. Jo īpaši bruņuvestes un aizsargplāksnes, kas izveidotas, izmantojot šīs tehnoloģijas, kaujas laikā varēs atjaunot savas spēka īpašības. Vai arī formas tērpa materiāls var sacietēt, radot, piemēram, šķelto ekstremitāti.
Viedajam audumam ir daudz prasību
Jaunās paaudzes daudzsološajai formai tiek izvirzītas vairākas nopietnas prasības. Piemēram, no vienas puses, tā būs "elpojoša", bet, no otras puses, tā ir paredzēta aizsardzībai pret tādām briesmām kā vīrusi un ķīmiskie ieroči. Kādi ir šo prasību iemesli?
Pirmkārt, mūsdienu bioķīmiskās aizsardzības tērpi ir ārkārtīgi neērta forma kaujas laukam. Tie ir apjomīgi un hermētiski noslēgti. Pēdējā faktora dēļ karavīra ķermenis stipri svīst. Saistītā iekārta arī nav ļoti ērta. Pārkaršana, pārgurums … Karavīru, kas darbojas šādos tērpos, efektivitāte samazinās karavīru noguruma dēļ, viņu uzmanības novēršana ikdienas neērtībām.
Šīs problēmas risinājums ir aizsardzības aprīkojums, kas "elpo": tas ļauj gaisam iziet cauri un jo īpaši ļauj izplūst ūdens tvaikiem. Tā rezultātā sviedri, galvenais cilvēka ķermeņa dzesēšanas mehānisms, var iztvaikot. Tomēr mehānismam jābloķē ķīmiskie un bioloģiskie aģenti. Un šeit parādās tā saucamā tehnoloģija. "Otrā āda". Bet šī tehnoloģija patiesībā ir tikai viens no revolucionārāku pārmaiņu elementiem mūsdienu formā. Mēs runājam par audumu, kura pamatā ir oglekļa nanocaurules.
Platums - mazāk nekā 5 nanometri
Ogleklis ir viens no pieprasītākajiem un pazīstamākajiem "celtniecības materiāliem" ķīmijā. Jo īpaši organiskā ķīmija lielā mērā balstās uz šī periodiskās tabulas elementa izmantošanu.
Tomēr tieši tāpēc, ka tie spēj darboties kā cauruļvadi, raksta Anne M. Stark no Livermore National Laboratory. Lawrence (Bērklija universitāte, ASV), pētnieki izstrādā audumus ar membrānām, kurās ir oglekļa nanocaurules.
Nanocaurules ir piecus tūkstošus reižu mazākas par cilvēka matu diametru. Tie nodrošina kanālus, pa kuriem var iziet gaiss un ūdens tvaiki, bet arī bloķē bioloģiskos aģentus.
- saka Stārks: viņas vārdus citē news.com.ua.
Turklāt tehnoloģiju uzņēmumi, kas specializējas aviācijas un globālās drošības jomā (piemēram, Northrop Grumman), kopā ar akadēmiskajām un valdības laboratorijām aktīvi finansē pētījumus šajā jomā.
Oglekļa nanocauruļu izmantošana neaprobežojas tikai ar otrās ādas tehnoloģiju; izstrādātāji saskata to plašu pielietojumu citos jauninājumos, tostarp elastīgajā elektronikā, modernās aviācijas un kosmosa komponentēs un pat kosmosa liftu iespējamā attīstībā.
Ogleklis jau sen piesaista zinātniekus
Oglekļa potenciāls jau sen piesaista zinātniekus; viņiem izdevās iegūt pirmās īstās nanocaurules 1991. Caurules, kas izgatavotas no saistītiem oglekļa atomiem, izmantojot atbilstošas tehnoloģijas, var kalpot par pamatu materiālam, kura poras ir tikai vairākas reizes lielākas par atsevišķu atomu diametru.
Pat vīrusi ir pārāk apjomīgi, lai iekļūtu šādos audos. Tajā pašā laikā gaiss un ūdens tvaiki iziet tik brīvi, ka audums “elpo” labāk nekā populāri komerciāli audumi, piemēram, Gore-Tex.
Tajā pašā laikā ķīmiskie līdzekļi ir kompaktāki un var pat izslīdēt caur nanocauruli. Risinājums ir padarīt nanocaurules gudras, aprīkojot tās ar funkcionālām molekulu grupām, kas darbojas kā vārtsargi, lai bloķētu draudus. Saskaņā ar Livermore komandas vadītāja Quang Jen Woo teikto, audums “: līdz ar to iepriekš minētais nosaukums.
Tādējādi audi varēs bloķēt ķīmiskos līdzekļus, piemēram, sinepju gāzi, nervu gāzes GD un VX, indes, piemēram, stafilokoku enterotoksīnu, un bioloģiskās sporas, piemēram, Sibīrijas mēri.
- uzsver Jen Woo.
Līdzīgu materiālu izstrādāja ASV Aizsardzības draudu mazināšanas aģentūras Apvienotais zinātnes un tehnoloģiju birojs. Pentagons paziņoja par jauna viedā auduma iespējamo parādīšanos 2016. gada decembrī: informāciju par to publicēja portāls Forces Network.
Nanocauruļu izmantošana piedāvā arī citas interesantas perspektīvas. Jo īpaši nākotnes karavīra aprīkojums nozīmē, ka formas tērpā tiks iebūvēti elastīgi viedie elementi, kas reālā laikā diagnosticē karavīra veselību. Turklāt zinātnieki meklē veidus, kā atvieglot daudzsološās kaujas sistēmas, iekļaujot formas tērpos elementus. Jo īpaši viņus interesē iespēja atbrīvoties no vadiem un nodrošināt elektronikai gan ātrgaitas datu pārraidi, gan jaudu. Nanokarbona caurules ir labākā izvēle elastīgu procesoru izstrādei. Tomēr pētnieku interese nav vērsta tikai uz viņiem.
Džons Ho, Singapūras Nacionālās universitātes (NUS) Veselības inovāciju un tehnoloģiju institūta un NUS inženierzinātņu institūta asociētais profesors, runāja ar Futurity par to, kā viņa komandai izdevās izveidot gudru audumu, ko var izmantot kā signālvadītāju vairākiem valkājamiem ierīces vienlaicīgi. Raksts tika publicēts šī gada 29. jūlijā.
Pašlaik lielākā daļa ierīču bezvadu saziņai izmanto Bluetooth un Wi-Fi. Tomēr šīs tehnoloģijas ātri iztukšo elektroniku, kas kaujas operācijas karavīriem ir nepieņemami. ASV armija ir aprēķinājusi, ka akumulatoru lādētāju izmaksas var pārsniegt kājnieku ieroču munīcijas izmaksas, jo militārpersonas misijās dod priekšroku jebkuru bateriju nomaiņai pret pavisam jaunām.
Metamateriāli
Lai izveidotu jaunu Hi-Tech audumu Singapūrā, tika izmantoti tā sauktie metamateriāli. Tie ir mākslīgi radīti un tiem ir negatīvs laušanas koeficients, un tiem ir unikālas elektriskās, magnētiskās, optiskās un citas īpašības.
Metamateriāli spēj radīt t.s."Virsmas viļņi", kas var nodrošināt datu pārraidi ar jaudu 1000 reizes mazāku nekā mūsdienu protokoli. Turklāt šāda signāla pārraide ir mazāk neaizsargāta pret uzlaušanu - informācija "pārvietojas" 10 cm attālumā no ķermeņa - Bluetooth un Wi -Fi tīklā tā var "aizlidot" līdz vairāku desmitu metru attālumam.
Izveidotās viedās drēbes ir ļoti izturīgas. Tas var salocīties un saliekties, minimāli zaudējot signāla stiprumu, un vadošās sloksnes var pat sagriezt vai salūzt, neierobežojot bezvadu iespējas. Apģērbus var mazgāt, žāvēt un gludināt tāpat kā parastos apģērbus.
Šādu inteliģentu formu var efektīvi izmantot, lai uzraudzītu cīnītāja sniegumu un veselību, samazinātu austiņu skaņas līmeni un izdrukātu ziņojumus. Tam jau ir reģistrēts patents, un ir izveidots auduma paraugs.
Interesantākais ir tas, ka šo tehnoloģiju var izmantot kopā ar esošajiem formas tērpu paraugiem. Griešanai un šūšanai izmanto lāzeru. Un pats vadošais materiāls, kura sloksnes no iekšpuses ir piestiprinātas pie formas tērpa ar auduma līmi, ir lēts. Tas maksā dažu dolāru robežās par metru, un to var piegādāt ruļļos rūpnieciskai lietošanai.
Iepriekš minētajam ogleklim ir vēl viena zināma forma: grafēns. Ja nanocaurules ir karkasa formā, tad grafēns ir plakans. Tas sastāv no oglekļa atomiem, kas veido režģi. Par tās atklāšanu Krievijas universitāšu absolventi Andrejs Geims un Konstantīns Novoselovs saņēma Nobela prēmiju. Izmantojot grafēnu, zinātnieki RMIT universitātē Melburnā, Austrālijā, ir spējuši izstrādāt rentablu un pielāgojamu metodi ātrai tekstilizstrādājumu izgatavošanai, kas ietver enerģijas uzglabāšanas ierīces.
Nākamās paaudzes viedie ūdensnecaurlaidīgie audumi tiks drukāti ar lāzeru un izgatavoti dažu minūšu laikā. Šī ir nākotne, ko pārstāv pētnieki, kas izmanto jaunas tehnoloģijas elektronisko tekstilizstrādājumu izstrādei. Jau izmēģinājuma stadijā, trijās minūtēs, metode ļauj izveidot vieda auduma paraugu, kura izmērs ir 10x10 cm Audums ir ūdensizturīgs, izstiepjams un viegli integrējams ar enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijām.
Šuvējas vietā lāzers
Tehnoloģija ļauj izmantot lāzerdruku, lai grafēna superkondensatorus uzklātu tieši uz tekstilizstrādājumiem. Tās ir jaudīgas un izturīgas baterijas, kuras var viegli kombinēt ar saules vai citiem enerģijas avotiem. Nākotnē šī metode ļauj ātri izveidot viedos tekstilmateriālus ruļļos.
Dr Litty Tekkakara, RMIT Zinātņu skolas pētniece, uzsver, ka viedie tekstilizstrādājumi ar iebūvētu sensoru tehnoloģiju, bezvadu sakariem vai veselības uzraudzību prasa spēcīgus un uzticamus enerģijas risinājumus.
Mūsdienu pieejas viedai enerģijas uzglabāšanai tekstilrūpniecībā, piemēram, bateriju iešūšana drēbēs vai elektronisko šķiedru izmantošana, var būt apgrūtinošas un apgrūtinošas, un tām var būt problēmas ar veiktspēju.
- šī gada augusta beigās žurnālam Science Daily komentēja Tekkakar situāciju.
Šīs elektroniskās sastāvdaļas var būt jutīgas pret īssavienojumiem un mehāniskiem bojājumiem, ja tās nonāk saskarē ar sviedriem vai apkārtējās vides mitrumu. Mūsu grafēna bāzes superkondensators ir ne tikai pilnībā mazgājams, tas var uzglabāt enerģiju, kas nepieciešama vieda apģērba darbināšanai, un to var saražot lielos daudzumos dažu minūšu laikā.
Risinot problēmas, kas saistītas ar enerģijas uzglabāšanu elektroniskajos tekstilizstrādājumos, mēs ceram izveidot jaunas paaudzes valkājamas tehnoloģijas un Hi-Tech formas tērpus.
Šobrīd ar pētījumu palīdzību ir pierādīts, ka šis materiāls ir parādījis izturību pret dažādām temperatūrām un mazgāšanu, tā īpašības paliek stabilas.
Koncepcija ir publiski apspriesta kopš 2000. gadu sākuma
"Gudrās" formas pārbaude sākās jau sen. Tā izmantošanas koncepcija tika publicēta 2005. gadā, un 2012. gada aprīlī Surrey bāzētā Intelligent Textiles demonstrēja daudzsološu formu Aizsardzības uzņēmumu centra (CDE) rīkotajā pasākumā. Uzņēmums ir patentējis vairākas metodes sarežģītu vadošu audumu aušanai. Elektroniskais audums var nodrošināt formas tērpus ar vienu centrālo enerģijas un pārraides avotu, novēršot lielāko daļu apgrūtinošo kabeļu un vadu.
Sistēma ļauj pārsūtīt datus un jaudu pat tad, ja audi ir bojāti, kas atšķiras no tehnoloģijām, kurās tiek izmantoti kabeļi.
Mums ir audums, kas iestrādāts vestē, kreklā, ķiverē, mugursomā un ieroču cimdā. Tas ļāva mums izveidot tīklu, kas pārsūta enerģiju un datus tur, kur mums tas nepieciešams.
Intelligent Textiles direktore Eša Tompsone pastāstīja BBC News.
Pēc tam uzņēmums saņēma aptuveni 240 000 mārciņu, lai turpinātu attīstīt tehnoloģiju. Uzņēmums arī izstrādāja auduma tastatūru lietošanai klēpjdatorā, kuru bija plānots integrēt ar formu.
Globālais viedo audumu tirgus pieaug
Tirgus izpētes nākotne, prognozējot šo tirgus sektoru līdz 2023. gadam, atzīmē, ka militāram nolūkam paredzētu viedo audumu globālais tirgus līdz šim datumam pārsniegs 1,7 miljardu dolāru atzīmi.
Pēc analītiķu domām, Amerikas Savienotās Valstis visvairāk strādā šajā virzienā, bet Āzijas valstis, piemēram, Indija un Ķīna, ir gatavas ieguldīt šajā nozarē.
Krievija attīsta savu
Arī Krievija nav gatava stāvēt malā. Televīzijas kanāls Zvezda ziņo par inteliģentu audumu izmantošanu Krievijas "nākotnes karavīra" "Ratnik-2" daudzsološā aprīkojuma komplektā. Jo īpaši veidlapā tiek izmantots aramīda audums, kas piesūcināts ar īpašu a / s "Kamenskvolokno" sastāvu. Telekanāls "Zvezda" par to runāja savā materiālā par jauno tērpu.
2018. gadā Rostec prezentēja hameleona materiālu, bet 2019. gadā - tā pārskatīto versiju. Šis audums spēj atdarināt ainavu - šis materiāls tika izmantots, lai segtu “Warrior's” ķiveri. Lai efektīvi maskētu cīnītāju vai transportlīdzekli, materiālam nepieciešami tikai daži vati elektrības. Inženieri no Technomash pētniecības un attīstības institūta ir atbildīgi par izstrādi.
Attiecībā uz Arktiku Uzlaboto pētījumu fonds (FPI) ir izstrādājis īpašu materiālu, kas spēj uzglabāt siltumu fiziskas slodzes laikā un pēc tam atbrīvot to atpakaļ. Uzkrātās enerģijas rezerves ziņā šis audums spēj 3-5 reizes pārspēt pieejamos svešos materiālus. Par to paziņoja fonda direktors Andrejs Grigorjevs, komentējot TASS 2019. gada 9. jūlijā. Audums tika izveidots, izmantojot ultrasmalku šķiedru ražošanas tehnoloģiju, izmantojot elektrisko vērpšanu.
Turklāt krievu zinātniekiem ir izdevies izstrādāt viedus materiālus, kas līdzīgi tiem, kas aprakstīti raksta sākumā: tie ļauj iziet gaisam un ūdens tvaikiem, bet saglabā aerosola daļiņas. FPI ziņoja, ka darbs pie auduma tiek veikts kopā ar Saratovas Valsts universitāti.
