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. Svjetske vojske su na putu uvođenja potpuno nove vojne uniforme.
Pretpostavlja se da će se "pametni" oblik početi masovno pojavljivati u vojskama različitih zemalja u sljedećih 7-10 godina. Sada se nekoliko zemalja bavi razvojem Hi-Tech tkanina i odjeće na temelju njih.
Uvjetno "pametne" tkanine mogu se podijeliti u nekoliko vrsta:
1. Pasivno. U tom slučaju materijal samo prikuplja i prenosi informacije za daljnje radnje korisniku.
2. Aktivno. U tom slučaju, HiTech tkanina ne samo da prima informacije, već i reagira, dio podataka prenosi se 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 izrađene ovim tehnologijama moći će vratiti svoje karakteristike snage tijekom borbe. Ili bi se materijal uniforme mogao stvrdnuti, stvarajući, na primjer, udlagu za slomljeni ud.
Mnogo je zahtjeva za pametnu tkaninu
Obećavajućoj formi nove generacije nameće se nekoliko ozbiljnih zahtjeva. Na primjer, s jedne strane će "disati", ali s druge strane, osmišljen je tako da štiti od opasnosti poput virusa i kemijskog oružja. Koji su razlozi za te zahtjeve?
Prije svega, moderna odijela za biokemijsku zaštitu iznimno su nezgodan oblik za bojište. Oni su glomazni i hermetički zatvoreni. Tijelo vojnika se jako znoji zbog posljednjeg faktora. Srodna oprema također nije prikladna. Pregrijavanje, iscrpljenost … Učinkovitost postrojbi koje djeluju u takvim odijelima smanjena je zbog umora vojnika, njihovog odvraćanja pažnje na svakodnevne neugodnosti.
Rješenje ovog problema je zaštitna oprema koja "diše": omogućuje propuštanje zraka i, osobito, propuštanje vodene pare. Zbog toga znoj, glavni mehanizam hlađenja ljudskog tijela, može ispariti. Međutim, mehanizam mora blokirati kemijska i biološka sredstva. Tu dolazi do izražaja takozvana tehnologija. "Druga koža". No ova je tehnologija zapravo samo jedan element revolucionarnije promjene u svom modernom obliku. Govorimo o tkanini na bazi ugljikovih nanocjevčica.
Širina - manje od 5 nanometara
Ugljik je jedan od najtraženijih i najpoznatijih "građevinskih materijala" u kemiji. Konkretno, organska kemija se uvelike temelji na upotrebi ovog određenog elementa periodnog sustava.
Međutim, to je upravo zbog njihove sposobnosti da funkcioniraju kao cjevovodi, piše Anne M. Stark iz Livermore National Laboratory. Lawrence (Sveučilište Berkeley, SAD), istraživači razvijaju tkanine s membranama koje uključuju ugljikove nanocijevi.
Nanocjevčice su pet tisuća puta manje od promjera ljudske kose. Omogućuju kanale kroz koje mogu proći zrak i vodena para, ali i blokiraju biološke agense.
- kaže Stark: njezine riječi citira news.com.ua.
Osim toga, tehnološke tvrtke specijalizirane za zrakoplovnu i globalnu sigurnost (na primjer, Northrop Grumman) aktivno financiraju istraživanja u ovom području zajedno s akademskim i državnim laboratorijima.
Korištenje ugljikovih nanocjevčica nije ograničeno na tehnologiju druge kože; programeri vide njihovu široku uporabu u drugim inovacijama, uključujući fleksibilnu elektroniku, napredne zrakoplovne komponente, pa čak i potencijalni razvoj svemirskih dizala.
Ugljik je dugo privlačio znanstvenike
Potencijal ugljika dugo je privlačio znanstvenike; uspjeli su dobiti prve prave nanocijevi 1991. godine. Izrađene od vezanih ugljikovih atoma, uz primjenu tehnologije, 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 bi prodrli u takvo tkivo. Istodobno, zrak i vodena para prolaze toliko slobodno da tkanina "diše" bolje od popularnih komercijalnih tkanina poput Gore-Tex-a.
Istodobno, kemijska sredstva su kompaktnija i čak mogu kliziti kroz nanocijev. Rješenje je učiniti nanocijevi pametnima tako da ih opremimo funkcionalnim skupinama molekula koje djeluju kao čuvari vrata kako bi blokirale prijetnju. Prema riječima voditeljice 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 je materijal razvio Zajednički ured za znanost i tehnologiju Američke agencije za smanjenje opasnosti od obrane. Pentagon je najavio moguću pojavu nove pametne tkanine u prosincu 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, znanstvenici traže načine da olakšaju obećavajuće borbene sustave ugradnjom elemenata u uniforme. Konkretno, zanima ih mogućnost da se riješe žica i omoguće brz prijenos podataka i napajanje elektronike. Nanokarbonske cijevi najbolji su izbor za razvoj fleksibilnih procesora. Međutim, interes istraživača nije usmjeren samo na njih.
John Ho, izvanredni profesor na Institutu za zdravstvene inovacije i tehnologiju na Nacionalnom sveučilištu 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 signalni vodič za više nosivih uređaja uređaja u isto vrijeme. Članak je objavljen 29. srpnja 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 u misijama radije zamjenjuje sve baterije novim.
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 osigurati prijenos podataka snage 1000 puta manje od suvremenih 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 udaljenosti do nekoliko desetaka metara.
Stvorena pametna odjeća vrlo je izdržljiva. Može se presavijati i savijati uz minimalan gubitak snage signala, a vodljive trake mogu se čak 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 razine zvuka u slušalicama i ispis poruka. Za to je već registriran patent i stvoren je uzorak tkanine.
Najzanimljivije je to što se ova tehnologija može koristiti zajedno s postojećim uzorcima uniformi. Za rezanje i šivanje koristi se laser. I sam vodljivi 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 rolama za industrijsku uporabu.
Prethodno spomenuti ugljik ima još jedan poznati oblik: grafen. Ako su nanocijevi u obliku okvira, tada je grafen ravan. Sastoji se od atoma ugljika koji tvore rešetku. Za njegovo otvaranje Nobelovu nagradu dobili su diplomci ruskih sveučilišta Andrei Geim i Konstantin Novoselov. Koristeći grafen, znanstvenici sa Sveučilišta RMIT u Melbourneu u Australiji uspjeli su razviti isplativu i skalabilnu metodu za brzu izradu tekstila koji uključuje uređaje za pohranu energije.
Sljedeća generacija pametnih vodootpornih tkanina bit će laserski tiskana i izrađena za nekoliko minuta. To je budućnost koju predstavljaju istraživači iza novih tehnologija za razvoj elektroničkog tekstila. Već u fazi ispitivanja, u tri minute, metoda vam omogućuje da napravite uzorak inteligentne tkanine dimenzija 10x10 cm. Tkanina je vodootporna, rastezljiva i lako se integrira s tehnologijama za pohranu energije.
Laser umjesto krojačice
Tehnologija omogućuje 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.
Doktor Litty Tekkakara, istraživač na RMIT School of Science, naglašava da pametni tekstil s ugrađenom senzorskom tehnologijom, bežičnom komunikacijom ili nadzorom zdravlja zahtijeva snažna i pouzdana energetska rješenja.
Suvremeni pristupi pametnom skladištenju energije u tekstilnoj industriji, poput ušivanja baterija u odjeću ili korištenja elektroničkih vlakana, mogu biti glomazni i glomazni te imaju problema s performansama.
- komentirao je Tekkakarovu situaciju magazinu Science Daily krajem kolovoza 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 u potpunosti može prati, već može pohraniti energiju potrebnu za napajanje pametnog odjevnog predmeta i može se proizvesti u velikim količinama za nekoliko minuta.
Rješavanjem izazova skladištenja energije u elektroničkom tekstilu nadamo se da ćemo stvoriti novu generaciju nosive tehnologije i uniformi visoke tehnologije.
U ovom trenutku, uz pomoć istraživanja, dokazano je da je ovaj materijal pokazao otpornost na različite temperature i pranje, njegova svojstva ostaju stabilna.
O konceptu se javno raspravljalo od početka 2000 -ih
Testovi "pametnog" oblika počeli su davno. Koncept njegove uporabe objavljen je 2005. godine, a u travnju 2012. Intelligent Textiles sa sjedištem u Surreyu pokazao je obećavajuću formu na događaju čiji je domaćin bio Centar za obrambena poduzeća (CDE). Tvrtka je patentirala brojne tehnike tkanja složenih vodljivih materijala. Elektronička tkanina može uniformama osigurati jedan središnji izvor energije i prijenosa, eliminirajući 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 rukavice za oružje. To nam je omogućilo stvaranje mreže koja prenosi energiju i podatke tamo gdje nam je potrebna.
Asha Thompson, direktorica Inteligentnog tekstila, rekla je za BBC News.
Tvrtka je tada dobila oko 240.000 funti za daljnji razvoj tehnologije. Tvrtka je također razvijala tipkovnicu od tkanine za korištenje s prijenosnim računalom koje je bilo planirano integrirati s uniformom.
Svjetsko tržište pametnih tkanina raste
U izvješću Market Research Future, koje predviđa ovaj sektor tržišta do 2023. godine, napominje se da će globalno tržište inteligentnih tkanina za vojnu upotrebu do tada premašiti oznaku od 1,7 milijardi dolara.
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 također nije spremna stajati po strani. Televizijski kanal Zvezda izvještava 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 članku o novom ruhu govorio TV kanal "Zvezda".
Rostec je 2018. predstavio kameleonski materijal, a 2019. - svoju revidiranu verziju. Ova tkanina može oponašati krajolik - ovaj materijal korišten je za prekrivanje "Ratničke" kacige. Za učinkovito kamufliranje lovca ili vozila, materijalu je potrebno samo nekoliko vata električne energije. Za razvoj su odgovorni inženjeri Instituta za istraživanje i razvoj Technomash.
Za Arktik je Fond za napredna istraživanja (FPI) razvio poseban materijal koji može pohraniti toplinu tijekom fizičkog napora, a zatim je osloboditi. Što se tiče akumulirane rezerve energije, ova tkanina može nadmašiti dostupne strane materijale za 3-5 puta. To je najavio direktor fonda Andrei Grigoriev u komentaru za TASS 9. srpnja 2019. godine. Tkanina je stvorena tehnologijom proizvodnje ultrafinih vlakana pomoću elektropredenja.
Osim toga, ruski znanstvenici uspjeli su razviti pametne materijale slične onima opisanima na početku članka: dopuštaju prolaz zraka i vodene pare, ali zadržavaju čestice aerosola. FPI je izvijestio da se radovi na tkanini izvode zajedno sa Državnim sveučilištem Saratov.
