Revolucija u vojnoj tehnologiji. Ove se riječi prvenstveno povezuju sa super oružjem, laserskim tenkovima, softverom nove generacije, umjetnom inteligencijom. Međutim, u bliskoj budućnosti vojnu industriju čeka prevrat u sferi manje zamjene, ali ne manje važne - u vojnoj uniformi. Armije svijeta na putu su uvođenja potpuno nove vojne uniforme.
Pretpostavlja se da će se "pametni" oblik početi masovno pojavljivati u vojskama različitih zemalja u narednih 7-10 godina. Sada se nekoliko zemalja bavi razvojem visokotehnološke tkanine i odjeće zasnovane na njoj.
Uvjetno "pametne" tkanine mogu se podijeliti u nekoliko vrsta:
1. Pasivno. U ovom slučaju materijal samo prikuplja i prenosi informacije za kasnije radnje korisniku.
2. Aktivan. U ovom slučaju, HiTech tkanina ne samo da prima informacije, već i reagira, dio podataka se prenosi na osobno računalo, što daje signal za rad funkcionalnosti prema zadanom algoritmu.
3. Interaktivno. Pametna tkanina ne samo da prikuplja informacije, već i reagira i prilagođava se u skladu s vanjskim promjenama. Konkretno, oklop i zaštitne ploče stvorene ovim tehnologijama moći će vratiti svoje karakteristike snage tokom borbe. Ili bi se materijal uniforme mogao stvrdnuti, stvarajući, na primjer, udlagu za slomljeni ud.
Za pametnu tkaninu postoji mnogo zahtjeva
Obećavajućoj formi nove generacije nameće se nekoliko ozbiljnih zahtjeva. Na primjer, s jedne strane će "disati", ali s druge strane, osmišljeno je da štiti od opasnosti poput virusa i kemijskog oružja. Koji su razlozi za ove zahtjeve?
Prije svega, moderna biokemijska zaštitna odijela izuzetno su nezgodan oblik za bojno polje. Oni su glomazni i hermetički zatvoreni. Tijelo vojnika se jako znoji zbog posljednjeg faktora. Srodna oprema takođe nije baš zgodna. Pregrijavanje, iscrpljenost … Učinkovitost trupa koje djeluju u takvim odijelima smanjena je zbog umora vojnika, njihove ometanosti svakodnevnim neugodnostima.
Rješenje ovog problema je zaštitna oprema koja "diše": omogućuje propuštanje zraka i, posebno, propuštanje vodene pare. Kao rezultat toga, znoj, glavni mehanizam hlađenja ljudskog tijela, može ispariti. Međutim, mehanizam mora blokirati kemijska i biološka sredstva. Tu nastupa takozvana tehnologija. "Druga koža". Ali ova tehnologija je zapravo samo jedan element revolucionarnije promjene u svom modernom obliku. Govorimo o tkanini zasnovanoj na ugljeničnim nanocevima.
Širina - manje od 5 nanometara
Ugljik je jedan od najtraženijih i najpoznatijih "građevinskih materijala" u kemiji. Konkretno, organska hemija se u velikoj mjeri temelji na upotrebi ovog određenog elementa periodnog sistema.
Međutim, to je upravo zbog njihove sposobnosti da funkcioniraju kao cjevovodi, piše Anne M. Stark iz Livermore National Laboratory. Lawrence (Univerzitet Berkeley, SAD), istraživači razvijaju tkanine s membranama koje uključuju ugljikove nanocijevi.
Nanocevice su pet hiljada puta manje od promjera ljudske kose. Oni pružaju kanale kroz koje mogu proći zrak i vodena para, ali i blokiraju biološke agense.
- kaže Stark: njene riječi citira news.com.ua.
Osim toga, tehnološke kompanije specijalizirane za vazduhoplovstvo i globalnu sigurnost (na primjer, Northrop Grumman) aktivno finansiraju istraživanja u ovoj oblasti zajedno sa akademskim i državnim laboratorijama.
Upotreba ugljikovih nanocjevčica nije ograničena na tehnologiju druge kože; programeri vide njihovu široku upotrebu u drugim inovacijama, uključujući fleksibilnu elektroniku, napredne zrakoplovne komponente, pa čak i potencijalni razvoj svemirskih dizala.
Ugljenik je dugo privlačio naučnike
Potencijal ugljika dugo je privlačio naučnike; uspjeli su dobiti prve prave nanocijevi 1991. Izrađene od vezanih atoma ugljika, uz primjenu odgovarajućih tehnologija, cijevi mogu poslužiti kao osnova za materijal čije su pore samo nekoliko puta veće od promjera pojedinih atoma.
Čak su i virusi previše glomazni da prodru u takvo tkivo. U isto vrijeme, zrak i vodena para prolaze toliko slobodno da tkanina "diše" bolje od popularnih komercijalnih tkanina poput Gore-Tex-a.
U isto vrijeme, kemijski agensi su kompaktniji i čak mogu kliziti kroz nanocijev. Rješenje je učiniti nanocijevi pametnima tako što će ih opremiti funkcionalnim grupama molekula koje djeluju kao čuvari vrata kako bi blokirale prijetnju. Prema riječima vođe tima Livermore Quang Jen Woo, tkanina “: otuda i gore spomenuti naziv.
Tako će tkivo moći blokirati kemijska sredstva poput iperita, živčanih plinova GD i VX, otrove poput stafilokoknog enterotoksina i biološke spore poput antraksa.
- naglašava Jen Woo.
Sličan materijal razvio je Zajednički biro za nauku i tehnologiju Američke agencije za smanjenje opasnosti od odbrane. Pentagon je najavio moguće pojavljivanje nove pametne tkanine u decembru 2016. godine: informacije o tome objavio je portal Mreža snaga.
Korištenje nanocjevčica nudi i druge zanimljive perspektive. Konkretno, oprema vojnika budućnosti podrazumijeva da će u uniformu biti ugrađeni fleksibilni pametni elementi koji dijagnosticiraju zdravlje vojnika u stvarnom vremenu. Osim toga, naučnici traže načine da olakšaju obećavajuće borbene sisteme ugradnjom elemenata u uniforme. Konkretno, zanima ih mogućnost da se riješe žica i da omoguće i brzi prijenos podataka i napajanje elektronike. Nanokarbonske cijevi najbolji su izbor za razvoj fleksibilnih procesora. Međutim, interes istraživača nije usmjeren samo na njih.
John Ho, vanredni profesor na Institutu za zdravstvene inovacije i tehnologiju na Nacionalnom univerzitetu u Singapuru (NUS) i NUS Engineering, govorio je za Futurity o tome kako je njegov tim uspio stvoriti pametno tkivo koje se može koristiti kao vodič za više nošenja uređaje u isto vreme. Članak je objavljen 29. jula ove godine.
Trenutno većina uređaja koristi Bluetooth i Wi-Fi za bežičnu komunikaciju. Međutim, ove tehnologije brzo iscrpljuju elektroniku, što je neprihvatljivo za vojnike u borbenoj operaciji. Američka vojska je izračunala da bi troškovi punjača baterija mogli premašiti troškove streljiva za malokalibarsko oružje, jer vojska radije zamjenjuje sve baterije potpuno novim u misijama.
Metamaterijali
Za stvaranje nove visokotehnološke tkanine u Singapuru korišteni su takozvani metamaterijali. Umjetno stvoreni i s negativnim indeksom loma, imaju jedinstvena električna, magnetska, optička i druga svojstva.
Metamaterijali su sposobni stvoriti tzv."Površinski valovi", koji mogu omogućiti prijenos podataka sa snagom 1000 puta manjom od modernih protokola. Osim toga, prijenos takvog signala manje je osjetljiv na hakiranje - informacije "putuju" 10 cm od tijela - u Bluetooth i Wi -Fi mreži mogu "odletjeti" na udaljenost od nekoliko desetina metara.
Stvorena pametna odjeća vrlo je izdržljiva. Može se presavijati i savijati uz minimalan gubitak jačine signala, a provodljive trake se čak mogu rezati ili slomiti bez ograničenja bežičnih mogućnosti. Odjeća se također može prati, sušiti i glačati na isti način kao i obična odjeća.
Takav inteligentni oblik može se učinkovito koristiti za praćenje performansi i zdravlja borca, smanjenje nivoa zvuka u slušalicama i ispis poruka. Za njega je već registriran patent i stvoren je uzorak tkanine.
Najzanimljivije je to što se ova tehnologija može koristiti zajedno sa postojećim uzorcima uniformi. Za rezanje i šivanje koristi se laser. I sam provodljivi materijal, čije su trake pričvršćene iznutra na uniformu pomoću ljepila za tkanine, jeftin je. Košta u rasponu od nekoliko dolara po metru i može se isporučiti u rolnama za industrijsku upotrebu.
Prethodno spomenuti ugljik ima još jedan poznati oblik: grafen. Ako su nanocijevi u obliku okvira, tada je grafen ravni. Sastoji se od atoma ugljika koji tvore rešetku. Za njegovo otvaranje Nobelovu nagradu dobili su diplomci ruskih univerziteta Andrei Geim i Konstantin Novoselov. Koristeći grafen, naučnici sa RMIT univerziteta u Melbourneu u Australiji uspjeli su razviti isplativu i skalabilnu metodu za brzu izradu tekstila koji uključuje uređaje za skladištenje energije.
Sljedeća generacija pametnih vodootpornih materijala bit će laserski ispisana i napravljena za nekoliko minuta. To je budućnost koju predstavljaju istraživači iza novih tehnologija za razvoj elektronskog tekstila. Već u probnoj fazi, za tri minute, metoda vam omogućuje da napravite uzorak inteligentne tkanine dimenzija 10x10 cm. Tkanina je vodootporna, rastezljiva i lako se integrira s tehnologijama skladištenja energije.
Laser umjesto krojačice
Tehnologija omogućava korištenje laserskog ispisa za primjenu superkondenzatora grafena izravno na tekstil. To su snažne i izdržljive baterije koje se lako mogu kombinirati sa solarnom ili drugim izvorima energije. U budućnosti ova metoda omogućuje brzo stvaranje pametnog tekstila u rolama.
Dr. Litty Tekkakara, istraživač na RMIT School of Science, naglašava da pametni tekstil s ugrađenom tehnologijom prepoznavanja, bežičnom komunikacijom ili nadzorom zdravlja zahtijeva snažna i pouzdana energetska rješenja.
Savremeni pristupi pametnom skladištenju energije u tekstilnoj industriji, poput ušivanja baterija u odjeću ili korištenja elektronskih vlakana, mogu biti glomazni i glomazni i imati problema s performansama.
- komentarisao je Tekkakar -ovu situaciju magazinu Science Daily krajem avgusta ove godine.
Ove elektroničke komponente također mogu biti osjetljive na kratke spojeve i mehanička oštećenja kada dođu u dodir sa znojem ili vlagom iz okoline. Naš superkondenzator na bazi grafena ne samo da se može potpuno prati, već može pohraniti energiju potrebnu za napajanje pametne odjeće i može se proizvesti u velikim količinama za nekoliko minuta.
Suočavanjem s izazovima skladištenja energije u elektroničkom tekstilu, nadamo se da ćemo stvoriti novu generaciju nosive tehnologije i uniformi visoke tehnologije.
Trenutno je uz pomoć istraživanja dokazano da je ovaj materijal pokazao otpornost na različite temperature i pranje, a njegova svojstva ostaju stabilna.
O konceptu se javno raspravljalo od početka 2000 -ih
Testiranje "pametnog" oblika počelo je davno. Koncept za njegovu upotrebu objavljen je 2005. godine, a u aprilu 2012. godine Intelligent Textiles sa sjedištem u Surreyu pokazao je obećavajuću formu na događaju čiji je domaćin bio Centar za odbrambena preduzeća (CDE). Firma je patentirala brojne tehnike za tkanje složenih provodnih materijala. Elektronička tkanina može pružiti uniforme s jednim središnjim izvorom energije i prijenosa, uklanjajući većinu glomaznih kabela i žica.
Sustav omogućuje prijenos podataka i snage čak i ako je tkivo oštećeno, što se razlikuje od tehnologija koje koriste kabele.
Imamo tkaninu ugrađenu u prsluk, košulju, kacigu, ruksak i rukavicu za oružje. To nam je omogućilo da stvorimo mrežu koja prenosi energiju i podatke tamo gdje nam je potrebno.
Asha Thompson, direktorica Inteligentnog tekstila, rekla je za BBC News.
Kompanija je tada dobila oko 240.000 funti za daljnji razvoj tehnologije. Firma je takođe razvijala tastaturu od tkanine za upotrebu sa laptopom, koja je bila planirana da se integriše sa uniformom.
Svjetsko tržište pametnih tkanina raste
Market Research Future, predviđajući ovaj sektor tržišta do 2023. godine, napominje da će globalno tržište inteligentnih tkanina za vojnu upotrebu premašiti oznaku od 1,7 milijardi dolara do tog datuma.
Prema analitičarima, Sjedinjene Države najviše rade u tom smjeru, ali azijske zemlje, poput Indije i Kine, spremne su ulagati u ovaj sektor.
Rusija razvija svoju vlastitu
Rusija takođe nije spremna da stoji po strani. Televizijski kanal Zvezda izveštava o upotrebi inteligentnih tkanina u setu obećavajuće opreme za ruskog "vojnika budućnosti" "Ratnik-2". Konkretno, oblik koristi aramidnu tkaninu impregniranu posebnim sastavom iz JSC "Kamenskvolokno". O tome je u svom materijalu o novom ruhu govorio TV kanal "Zvezda".
Rostec je 2018. predstavio kameleonski materijal, a 2019. - njegovu revidiranu verziju. Ova tkanina može oponašati pejzaž - ovaj materijal je korišten za prekrivanje "ratničke" kacige. Za učinkovito kamufliranje lovca ili vozila, materijalu je potrebno samo nekoliko vati električne energije. Inženjeri iz Instituta za istraživanje i razvoj Technomash odgovorni su za razvoj.
Za Arktik, Fond za napredna istraživanja (FPI) razvio je poseban materijal koji može pohraniti toplinu tijekom fizičkog napora, a zatim je osloboditi. Što se tiče akumulirane rezerve energije, ova tkanina može 3-5 puta nadmašiti dostupne strane materijale. To je najavio direktor fonda Andrei Grigoriev u komentaru za TASS 9. jula 2019. godine. Tkanina je stvorena tehnologijom proizvodnje ultrafinih vlakana pomoću elektropredenja.
Osim toga, ruski naučnici uspjeli su razviti pametne materijale slične onima opisanim na početku članka: dopuštaju prolaz zraka i vodene pare, ali zadržavaju čestice aerosola. FPI je izvijestio da se radovi na tkanini izvode zajedno sa Saratovskim državnim univerzitetom.
