Revoluce ve vojenské technice. Tato slova jsou primárně spojena se superzbraněmi, laserovými tanky, softwarem nové generace, umělou inteligencí. V blízké budoucnosti však vojenský průmysl čeká převrat ve sféře méně náhradního, ale neméně důležitého - ve vojenské uniformě. Armády světa se chystají představit zcela novou vojenskou uniformu.
Předpokládá se, že „chytrá“forma se začne masově objevovat v armádách různých zemí v příštích 7–10 letech. Několik zemí se nyní zabývá vývojem Hi-Tech tkanin a oděvů na jejich základě.
Podmíněně „chytré“tkaniny lze rozdělit do několika typů:
1. Pasivní. V tomto případě materiál pouze shromažďuje a přenáší informace pro následné akce k uživateli.
2. Aktivní. V tomto případě tkanina HiTech nejen přijímá informace, ale také reaguje, část dat je přenášena do osobního počítače, což dává signál k vypracování funkčnosti podle daného algoritmu.
3. Interaktivní. Chytrá tkanina nejen shromažďuje informace, ale také reaguje a přizpůsobuje se v souladu s vnějšími změnami. Zejména neprůstřelné vesty a ochranné desky vytvořené pomocí těchto technologií budou schopny během boje obnovit své silové vlastnosti. Nebo by materiál uniformy mohl ztvrdnout a vytvořit tak například dlahu pro zlomenou končetinu.
Na inteligentní látku je kladeno mnoho požadavků
Na slibnou formu nové generace je kladeno několik vážných požadavků. Například na jedné straně bude „dýchat“, ale na druhé straně je navržen tak, aby chránil před takovými nebezpečími, jako jsou viry a chemické zbraně. Jaké jsou důvody těchto požadavků?
Za prvé, moderní biochemické ochranné obleky jsou extrémně nepohodlnou formou pro bojiště. Jsou objemné a hermeticky uzavřené. Tělo vojáka se kvůli posledně uvedenému faktoru silně potí. Související vybavení také není příliš pohodlné. Přehřívání, vyčerpání … Účinnost vojsk operujících v takových rouchách se snižuje díky únavě vojáků, jejich odvádění pozornosti od každodenních nepříjemností.
Řešením tohoto problému jsou ochranné prostředky, které „dýchají“: umožňují průchod vzduchu a zejména umožňují únik vodní páry. V důsledku toho se může pot, hlavní chladicí mechanismus lidského těla, odpařovat. Mechanismus však musí blokovat chemické a biologické látky. A zde přichází na řadu takzvaná technologie. "Druhá kůže". Ale tato technologie je ve skutečnosti jen jedním z prvků revoluční změny v její moderní podobě. Mluvíme o tkanině založené na uhlíkových nanotrubičkách.
Šířka - méně než 5 nanometrů
Uhlík je jedním z nejvyhledávanějších a nejznámějších „stavebních materiálů“v chemii. Zejména organická chemie je do značné míry založena na použití tohoto konkrétního prvku periodické tabulky.
Je to však právě kvůli jejich schopnosti fungovat jako potrubí, píše Anne M. Stark z Livermore National Laboratory. Lawrence (University of Berkeley, USA), výzkumníci vyvíjejí látky s membránami, které obsahují uhlíkové nanotrubičky.
Nanotrubičky jsou pět tisíckrát menší než průměr lidského vlasu. Poskytují kanály, kterými může procházet vzduch a vodní pára, ale také blokují biologická činidla.
- říká Stark: její slova cituje news.com.ua.
Technologické společnosti specializující se na letectví a globální bezpečnost (například Northrop Grumman) navíc aktivně financují výzkum v této oblasti ve spojení s akademickými a vládními laboratořemi.
Použití uhlíkových nanotrubiček není omezeno na technologii druhé kůže; vývojáři vidí jejich široké využití v dalších inovacích, včetně flexibilní elektroniky, pokročilých leteckých komponentů a dokonce i v potenciálním vývoji vesmírných výtahů.
Uhlík dlouhodobě přitahuje vědce
Potenciál uhlíku dlouhodobě přitahuje vědce; podařilo se jim získat první skutečné nanotrubičky v roce 1991. Trubice, vyrobené z vázaných atomů uhlíku, s využitím vhodných technologií mohou sloužit jako základ pro materiál, jehož póry jsou jen několikrát větší než průměr jednotlivých atomů.
I viry jsou příliš objemné, aby pronikly do takové tkáně. Současně vzduch a vodní pára procházejí tak volně, že tkanina „dýchá“lépe než populární komerční tkaniny jako Gore-Tex.
Chemická činidla jsou přitom kompaktnější a mohou dokonce proklouznout nanotrubičkou. Řešením je učinit nanotrubičky chytrými tím, že je vybavíme funkčními skupinami molekul, které fungují jako strážci brány k blokování hrozby. Podle vedoucího týmu Livermore Quang Jen Woo, látka „: odtud název uvedený výše.
Tkáň tedy může blokovat chemická činidla, jako je hořčičný plyn, nervové plyny GD a VX, jedy, jako je stafylokokový enterotoxin, a biologické spory, jako je antrax.
- zdůrazňuje Jen Woo.
Podobný materiál byl vyvinut Společným úřadem pro vědu a technologii Americké agentury pro snižování hrozeb. Pentagon oznámil možný vzhled nové inteligentní struktury v prosinci 2016: informace o tom zveřejnil portál Forces Network.
Využití nanotrubiček nabízí i další zajímavé perspektivy. Zejména vybavení vojáka budoucnosti znamená, že do uniformy budou zabudovány flexibilní inteligentní prvky, které v reálném čase diagnostikují zdraví vojáka. Vědci navíc hledají způsoby, jak odlehčit slibné bojové systémy začleněním prvků do uniforem. Zejména je zajímá schopnost zbavit se vodičů a zajistit jak vysokorychlostní přenos dat, tak napájení elektroniky. Nanokarbonové trubice jsou nejlepší volbou pro vývoj flexibilních procesorů. Zájem badatelů se však nesoustředí jen na ně.
John Ho, docent na Institutu zdravotnických inovací a technologie na National University of Singapore (NUS) a NUS Engineering, hovořil s Futurity o tom, jak se jeho týmu podařilo vytvořit chytrou tkaninu, kterou lze použít jako signálový vodič pro více nositelných zařízení zařízení současně. Článek vyšel 29. července tohoto roku.
V současné době většina zařízení využívá pro bezdrátovou komunikaci Bluetooth a Wi-Fi. Tyto technologie však rychle vyčerpávají elektroniku, což je pro vojáky na bojové operaci nepřijatelné. Americká armáda vypočítala, že náklady na nabíječky baterií mohou převyšovat náklady na střelivo do ručních zbraní, protože armáda na misích dává přednost výměně jakýchkoli baterií za zcela nové.
Metamateriály
K vytvoření nové Hi-Tech látky v Singapuru byly použity takzvané metamateriály. Uměle vytvořené a mající negativní index lomu, mají jedinečné elektrické, magnetické, optické a další vlastnosti.
Metamateriály jsou schopné vytvářet tzv.„Povrchové vlny“, které mohou poskytovat přenos dat s výkonem 1000krát menším než moderní protokoly. Přenos takového signálu je navíc méně náchylný k hackování - informace „putuje“10 cm od těla - v Bluetooth a Wi -Fi může „odletět“na vzdálenost až několik desítek metrů.
Vytvořené chytré oblečení je velmi odolné. Může se skládat a ohýbat s minimální ztrátou síly signálu a vodivé pásy se mohou dokonce řezat nebo lámat bez omezení bezdrátových schopností. Oděvy lze také prát, sušit a žehlit stejným způsobem jako běžné oblečení.
Takovou inteligentní formu lze efektivně použít ke sledování výkonu a zdraví bojovníka, snížení úrovně zvuku ve sluchátkách a tisku zpráv. Patent na něj již byl zaregistrován a byl vytvořen vzorek látky.
Nejzajímavější je, že tuto technologii lze použít společně se stávajícími vzorky uniforem. K řezání a šití se používá laser. A levný je i samotný vodivý materiál, jehož pásy jsou zevnitř k uniformě připevněny pomocí lepidla na textil. Stojí v rozmezí několika dolarů za metr a může být dodáván v rolích pro průmyslové použití.
Výše uvedený uhlík má další známou formu: grafen. Pokud jsou nanotrubice ve formě rámce, pak je grafen plochý. Skládá se z atomů uhlíku tvořících mřížku. Za jeho otevření obdrželi Nobelovu cenu absolventi ruských univerzit Andrei Geim a Konstantin Novoselov. Vědci z RMIT University v australském Melbourne dokázali pomocí grafenu vyvinout nákladově efektivní a škálovatelnou metodu pro rychlou výrobu textilií, která obsahuje zařízení pro skladování energie.
Příští generace chytrých nepromokavých tkanin bude vytištěna laserem a vyrobena během několika minut. To je budoucnost, kterou představují vědci stojící za novými technologiemi pro vývoj elektronických textilií. Již ve zkušební fázi vám metoda během tří minut umožní vytvořit vzorek inteligentní látky o rozměrech 10x10 cm. Tkanina je vodotěsná, roztažitelná a snadno se integruje s technologiemi skladování energie.
Laser místo švadleny
Tato technologie umožňuje pomocí laserového tisku aplikovat grafenové superkondenzátory přímo na textil. Jsou to silné a trvanlivé baterie, které lze snadno kombinovat se solárními nebo jinými zdroji energie. V budoucnu tato metoda umožňuje rychle vytvářet inteligentní textilie v rolích.
Dr. Litty Tekkakara, výzkumný pracovník RMIT School of Science, zdůrazňuje, že inteligentní textil s integrovanou technologií snímání, bezdrátovou komunikací nebo monitorováním zdraví vyžaduje výkonná a spolehlivá energetická řešení.
Moderní přístupy k inteligentnímu skladování energie v textilním průmyslu, jako je šití baterií do oblečení nebo používání elektronických vláken, mohou být těžkopádné a těžkopádné a mohou mít problémy s výkonem.
- komentoval situaci Tekkakara pro časopis Science Daily na konci srpna tohoto roku.
Tyto elektronické součástky mohou být také náchylné ke zkratům a mechanickému poškození při kontaktu s potem nebo vlhkostí z okolí. Náš superkondenzátor na bázi grafenu je nejen zcela omyvatelný, ale může ukládat energii potřebnou k napájení chytrého oděvu a lze jej vyrobit ve velkém množství za několik minut.
Řešením problémů skladování energie v elektronických textiliích doufáme ve vytvoření nové generace nositelných technologií a uniforem Hi-Tech.
V současné době je pomocí výzkumu prokázáno, že tento materiál prokázal odolnost vůči různým teplotám a praní, jeho vlastnosti zůstávají stabilní.
Koncept byl veřejně diskutován od počátku roku 2000
Testy „chytré“formy začaly už dávno. V roce 2005 byl publikován koncept jeho použití a v dubnu 2012 ukázal Surrey Intelligent Textiles slibnou formu na akci pořádané Centrem pro obranné podniky (CDE). Firma si nechala patentovat řadu technik pro tkaní složitých vodivých tkanin. Elektronická tkanina může poskytovat uniformy s jediným centrálním zdrojem energie a přenosu, čímž eliminuje většinu těžkopádných kabelů a vodičů.
Systém umožňuje přenos dat a energie i v případě poškození tkáně, což se liší od technologií, které používají kabely.
Máme tkaninu vloženou do vesty, košile, helmy, batohu a zbraňové rukavice. To nám umožnilo vytvořit síť, která přenáší energii a data tam, kde ji potřebujeme.
BBC News to řekla Asha Thompson, ředitelka společnosti Intelligent Textiles.
Společnost pak obdržela asi 240 000 liber na další vývoj technologie. Firma také vyvíjela látkovou klávesnici pro použití s notebookem, který měl být integrován s uniformou.
Globální trh s inteligentními tkaninami roste
Zpráva Market Research Future, předpovídající tento sektor trhu do roku 2023, uvádí, že do té doby globální trh s inteligentními tkaninami pro vojenské použití překročí hranici 1,7 miliardy USD.
Podle analytiků Spojené státy pracují nejvíce v tomto směru, ale asijské země jako Indie a Čína jsou připraveny investovat do tohoto odvětví.
Rusko vyvíjí vlastní
Rusko také není připraveno stát stranou. Televizní kanál Zvezda informuje o použití inteligentních tkanin v sadě slibných zařízení pro ruského „vojáka budoucnosti“„Ratnik-2“. Zejména forma používá aramidovou tkaninu impregnovanou speciální kompozicí od JSC "Kamenskvolokno". Televizní kanál „Zvezda“o tom hovořil ve svém článku o novém oblečení.
V roce 2018 Rostec představil materiál chameleona a v roce 2019 jeho revidovanou verzi. Tato tkanina dokáže imitovat krajinu - tento materiál byl použit k zakrytí helmy „Warrior“. Pro efektivní maskování bojovníka nebo vozidla potřebuje materiál jen několik wattů elektřiny. Za vývoj zodpovídají inženýři z Technomash Research and Development Institute.
Pro Arktidu vyvinul Pokročilý výzkumný fond (FPI) speciální materiál, který je schopen při fyzické námaze teplo ukládat a následně uvolňovat zpět. Pokud jde o akumulovanou energetickou rezervu, je tato tkanina schopna překonat dostupné cizí materiály 3–5krát. Oznámil to ředitel fondu Andrei Grigoriev v komentáři pro TASS 9. července 2019. Tkanina byla vytvořena pomocí technologie výroby ultrajemných vláken pomocí elektrostatického zvlákňování.
Ruským vědcům se navíc podařilo vyvinout chytré materiály podobné těm, které jsou popsány na začátku článku: umožňují průchod vzduchu a vodní páry, ale zadržují částice aerosolu. FPI uvedla, že práce na tkanině probíhají společně se Saratovskou státní univerzitou.
