En revolution inom militär teknik. Dessa ord är främst associerade med supervapen, lasertankar, ny generations programvara, artificiell intelligens. Men inom en snar framtid väntar militärindustrin på en kupp i sfären för en mindre ersättare, men inte mindre viktig - i militäruniform. Världens arméer är på väg att införa en helt ny militäruniform.
Det antas att den "smarta" formen kommer att börja visas massvis i arméerna i olika länder under de närmaste 7-10 åren. Nu är flera länder engagerade i utvecklingen av Hi-Tech-tyg och kläder baserade på det.
Villkorligt "smarta" tyger kan delas in i flera typer:
1. Passiv. I detta fall samlar och överför materialet endast information för efterföljande åtgärder till användaren.
2. Aktiv. I det här fallet tar HiTech -tyget inte bara emot information, utan reagerar också, en del av data överförs till en persondator, vilket ger en signal för att räkna ut funktionaliteten enligt en given algoritm.
3. Interaktiv. Smart tyg samlar inte bara information, utan reagerar och anpassar sig i enlighet med yttre förändringar. I synnerhet kommer kroppspansar och skyddsplattor som skapats med denna teknik att kunna återställa sina styrkaegenskaper under strid. Eller så kan materialet i uniformen härda och till exempel skapa en skena för en trasig lem.
Det finns många krav på smart tyg
Flera allvarliga krav ställs på den lovande formen för den nya generationen. Till exempel kommer det å ena sidan att vara "andas", men å andra sidan är det utformat för att skydda mot sådana faror som virus och kemiska vapen. Vad är orsakerna till dessa krav?
Först och främst är moderna biokemiska skyddsdräkter en extremt obekväm form för slagfältet. De är skrymmande och hermetiskt förseglade. En soldats kropp svettas rejält på grund av den senare faktorn. Den relaterade utrustningen är inte heller särskilt bekväm. Överhettning, utmattning … Effektiviteten hos trupper som opererar i sådana kläder minskar på grund av soldaternas trötthet, deras distraktion till vardagliga besvär.
Lösningen på detta problem är skyddsutrustning som "andas": den tillåter luft att passera igenom och i synnerhet låter vattenånga släppa ut. Som ett resultat kan svett, den huvudsakliga kylmekanismen i människokroppen, avdunsta. Mekanismen måste dock blockera kemiska och biologiska agenser. Och det är här så kallad teknik spelar in. "Andra huden". Men denna teknik är faktiskt bara ett element i mer revolutionerande förändring i sin moderna form. Vi pratar om ett tyg baserat på kolnanorör.
Bredd - mindre än 5 nanometer
Kol är ett av de mest eftertraktade och välkända "byggmaterialen" inom kemi. I synnerhet är organisk kemi till stor del baserad på användningen av just detta element i det periodiska systemet.
Det är dock just på grund av deras förmåga att fungera som rörledningar, skriver Anne M. Stark från Livermore National Laboratory. Lawrence (University of Berkeley, USA), forskare utvecklar tyger med membran som inkluderar kolnanorör.
Nanorör är fem tusen gånger mindre än diametern på ett människohår. De tillhandahåller kanaler genom vilka luft och vattenånga kan passera, men blockerar också biologiska medel.
- säger Stark: hennes ord citeras av news.com.ua.
Dessutom finansierar teknikföretag som specialiserat sig på flyg och global säkerhet (till exempel Northrop Grumman) aktivt forskning inom detta område i samarbete med akademiska och statliga laboratorier.
Användningen av kolnanorör är inte begränsad till andra hudteknologi; utvecklare ser sin utbredda användning i andra innovationer, inklusive flexibel elektronik, avancerade rymdkomponenter och till och med den potentiella utvecklingen av rymdhissar.
Kol har länge lockat forskare
Kolets potential har länge lockat forskare; de lyckades få de första riktiga nanorören 1991. Konstruerade av bundna kolatomer, med användning av lämplig teknik, kan rör fungera som grund för ett material vars porer bara är flera gånger större än diametern på enskilda atomer.
Även virus är för skrymmande för att tränga igenom sådan vävnad. Samtidigt passerar luft och vattenånga så fritt att tyget”andas” bättre än populära kommersiella tyger som Gore-Tex.
Samtidigt är kemiska medel mer kompakta och kan till och med glida genom ett nanorör. Lösningen är att göra nanorör smarta genom att utrusta dem med funktionella grupper av molekyler som fungerar som grindvakter för att blockera hotet. Enligt Livermore teamledare Quang Jen Woo, tyget “: därav namnet som nämns ovan.
Således kommer vävnaden att kunna blockera kemiska medel såsom senapsgas, nervgaser GD och VX, gifter såsom stafylokock enterotoxin och biologiska sporer såsom mjältbrand.
- understryker Jen Woo.
Liknande material utvecklades av Joint Science and Technology Bureau vid US Defense Threat Reduction Agency. Pentagon meddelade att ett nytt smart tyg kan komma att visas i december 2016: information om detta publicerades av Forces Network portal.
Användningen av nanorör erbjuder också andra intressanta perspektiv. Framförallt utrustningen för framtidens soldat innebär att flexibla smarta element kommer att byggas in i uniformen, som diagnostiserar soldatens hälsa i realtid. Dessutom letar forskare efter sätt att underlätta lovande stridssystem genom att införliva element i uniformer. I synnerhet är de intresserade av möjligheten att bli av med trådarna och tillhandahålla både höghastighetsdataöverföring och ström till elektroniken. Nanokarbonrör är det bästa valet för utveckling av flexibla processorer. Men forskarnas intresse är inte bara inriktat på dem.
John Ho, docent vid Institute of Health Innovation and Technology vid National University of Singapore (NUS) och NUS Engineering, talade med Futurity om hur hans team lyckades skapa ett smart tyg som kan användas som signalledare för flera bärbara enheter samtidigt. Artikeln publicerades den 29 juli i år.
För närvarande använder de flesta enheter Bluetooth och Wi-Fi för trådlös kommunikation. Men denna teknik dränerar snabbt elektronik, vilket är oacceptabelt för soldater i en stridsoperation. Den amerikanska armén har beräknat att kostnaden för batteriladdare kan överstiga kostnaden för handeldvapen ammunition, eftersom militären föredrar att ersätta eventuella batterier med helt nya på uppdrag.
Metamaterial
För att skapa ett nytt Hi-Tech-tyg i Singapore användes så kallade metamaterial. De är konstgjorda och har ett negativt brytningsindex och har unika elektriska, magnetiska, optiska och andra egenskaper.
Metamaterial kan skapa så kallade."Ytvågor", som kan ge dataöverföring med en effekt på 1000 gånger mindre än moderna protokoll. Dessutom är överföringen av en sådan signal mindre sårbar för hackning - information "färdas" 10 cm från kroppen - i Bluetooth och Wi -Fi kan den "flyga iväg" till ett avstånd av flera tiotals meter.
De smarta kläderna som skapats är mycket hållbara. Den kan vikas och böjas med minimal förlust av signalstyrka, och ledande remsor kan till och med klippa eller gå sönder utan att begränsa trådlösa funktioner. Plagg kan också tvättas, torkas och strykas på samma sätt som vanliga kläder.
En sådan intelligent form kan effektivt användas för att övervaka prestanda och hälsa för en fighter, minska ljudnivån i hörlurar och skriva ut meddelanden. Ett patent har redan registrerats för det och ett tygprov har skapats.
Det mest intressanta är att denna teknik kan användas tillsammans med befintliga prover av uniformer. En laser används för att klippa och sy. Och själva det ledande materialet, vars remsor är fästa från insidan till uniformen med hjälp av tyglim, är billigt. Det kostar i intervallet några dollar per meter och kan levereras i rullar för industriellt bruk.
Det tidigare nämnda kolet har en annan känd form: grafen. Om nanorören är i form av ett ramverk är grafen platt. Den består av kolatomer som bildar ett gitter. För invigningen fick akademiker från ryska universitet Andrei Geim och Konstantin Novoselov Nobelpriset. Med hjälp av grafen har forskare vid RMIT University i Melbourne, Australien, kunnat utveckla en kostnadseffektiv och skalbar metod för att snabbt tillverka textilier som innehåller energilagringsenheter.
Nästa generation smarta vattentäta tyger kommer att lasertryckas och tillverkas på några minuter. Detta är framtiden som forskarna bakom ny teknik för utveckling av elektroniska textilier representerar. Redan på försöksstadiet, på tre minuter, låter metoden dig att skapa ett prov av intelligent tyg som mäter 10x10 cm. Tyget är vattentätt, töjbart och integreras enkelt med energilagringsteknik.
Laser istället för en sömmerska
Tekniken gör det möjligt att använda laserutskrift för att applicera grafens superkondensatorer direkt på textilier. De är kraftfulla och hållbara batterier som enkelt kan kombineras med sol eller andra energikällor. I framtiden gör metoden det möjligt att snabbt skapa smarta textilier i rullar.
Dr Litty Tekkakara, forskare vid RMIT School of Science, betonar att smarta textilier med inbyggd sensingteknik, trådlös kommunikation eller hälsoövervakning kräver kraftfulla och pålitliga energilösningar.
Moderna metoder för smart energilagring i textilindustrin, som att sy batterier i kläder eller använda elektroniska fibrer, kan vara besvärliga och krångliga och ha prestandaproblem.
- kommenterade Tekkakars situation för Science Daily i slutet av augusti i år.
Dessa elektroniska komponenter kan också vara känsliga för kortslutning och mekaniska skador när de kommer i kontakt med svett eller fukt från omgivningen. Vår grafenbaserade superkondensator är inte bara helt tvättbar, den kan lagra den energi som behövs för att driva ett smart plagg och kan produceras i stora mängder på några minuter.
Genom att ta itu med utmaningarna med att lagra energi i elektroniska textilier hoppas vi kunna skapa en ny generation bärbar teknik och Hi-Tech-uniformer.
För närvarande, med hjälp av forskning, har det bevisats att detta material har visat motståndskraft mot olika temperaturer och tvätt, dess egenskaper förblir stabila.
Konceptet har diskuterats offentligt sedan början av 2000 -talet
Att testa den "smarta" formen började för länge sedan. Ett koncept för dess användning publicerades 2005, och i april 2012 visade Surrey-baserade Intelligent Textiles en lovande form vid ett evenemang som arrangerades av Center for Defense Enterprises (CDE). Företaget har patenterat ett antal tekniker för vävning av komplexa ledande tyger. Elektroniskt tyg kan ge uniformer en enda central kraft- och överföringskälla, vilket eliminerar de flesta besvärliga kablar och ledningar.
Systemet tillåter data och ström att överföras även om vävnad skadas, vilket skiljer sig från teknik som använder kablar.
Vi har tyg inbäddat i väst, skjorta, hjälm, ryggsäck och vapenhandske. Detta gjorde att vi kunde skapa ett nätverk som överför energi och data dit vi behöver det.
Asha Thompson, chef för Intelligent Textiles, berättade för BBC News.
Företaget fick då cirka 240 000 pund för att vidareutveckla tekniken. Företaget utvecklade också ett tygtangentbord för användning med en bärbar dator, som var planerat att integreras med uniformen.
Den globala marknaden för smarta tyger växer
Market Research Future, som förutspår denna sektor på marknaden fram till 2023, konstaterar att den globala marknaden för intelligenta tyger för militärt bruk kommer att överstiga 1,7 miljarder dollar vid det datumet.
Enligt analytiker arbetar USA mest av allt i denna riktning, men asiatiska länder, som Indien och Kina, är redo att investera i denna sektor.
Ryssland utvecklar sitt eget
Ryssland är inte heller redo att stå åt sidan. Zvezda TV-kanal rapporterar om användningen av intelligenta tyger i en uppsättning lovande utrustning för den ryska "framtidens soldat" "Ratnik-2". Framför allt använder formen aramidväv impregnerat med en speciell komposition från JSC "Kamenskvolokno". TV -kanalen "Zvezda" talade om detta i sitt material om den nya outfiten.
År 2018 presenterade Rostec kameleontmaterialet och 2019 - dess reviderade version. Detta tyg kan imitera landskapet - det här materialet användes för att täcka "Warrior's" hjälmen. För att effektivt kamouflera en kämpe eller ett fordon behöver materialet bara några watt el. Ingenjörer från Technomash Research and Development Institute ansvarar för utvecklingen.
För Arktis har Advanced Research Fund (FPI) utvecklat ett speciellt material som kan lagra värme under fysisk ansträngning och sedan släppa tillbaka det. När det gäller den ackumulerade energireserven kan detta tyg 3-5 gånger överträffa tillgängligt främmande material. Detta meddelade fondens direktör, Andrei Grigoriev, i en kommentar till TASS den 9 juli 2019. Tyget skapades med tekniken för att producera ultrafina fibrer med hjälp av elektrospinning.
Dessutom har ryska forskare lyckats utveckla smarta material som liknar dem som beskrivs i början av artikeln: de låter luft och vattenånga passera genom, men behåller aerosolpartiklar. FPI rapporterade att arbetet med tyget utförs tillsammans med Saratov State University.
