Una rivoluzione nella tecnologia militare. Queste parole sono principalmente associate a super-armi, carri armati laser, software di nuova generazione, intelligenza artificiale. Tuttavia, nel prossimo futuro, l'industria militare sta aspettando un colpo di stato nell'ambito di un sostituto meno, ma non meno importante, in uniforme militare. Gli eserciti del mondo stanno per introdurre un'uniforme militare completamente nuova.
Si presume che la forma "intelligente" inizierà ad apparire in massa negli eserciti di diversi paesi nei prossimi 7-10 anni. Ora, diversi paesi sono impegnati nello sviluppo di tessuti Hi-Tech e abbigliamento basati su di essi.
I tessuti condizionatamente "intelligenti" possono essere suddivisi in diversi tipi:
1. Passivo. In questo caso, il materiale raccoglie e trasmette all'utente solo informazioni per azioni successive.
2. Attivo. In questo caso, il tessuto HiTech non solo riceve informazioni, ma reagisce, parte dei dati viene trasmessa a un personal computer, che fornisce un segnale per elaborare la funzionalità secondo un determinato algoritmo.
3. Interattivo. Il tessuto intelligente non solo raccoglie informazioni, ma reagisce e si adatta anche in base ai cambiamenti esterni. In particolare, le armature e le piastre protettive create utilizzando queste tecnologie saranno in grado di ripristinare le loro caratteristiche di forza durante il combattimento. Oppure il materiale dell'uniforme potrebbe indurirsi, creando, ad esempio, una stecca per un arto rotto.
Ci sono molte richieste sul tessuto intelligente
Diversi requisiti seri sono imposti alla forma promettente della nuova generazione. Ad esempio, da un lato, sarà "respirante", ma dall'altro è progettato per proteggere da pericoli come virus e armi chimiche. Quali sono le ragioni di questi requisiti?
Innanzitutto, le moderne tute di protezione biochimica sono una forma estremamente scomoda per il campo di battaglia. Sono ingombranti ed ermeticamente chiusi. Il corpo di un soldato suda copiosamente a causa di quest'ultimo fattore. Anche la relativa attrezzatura non è molto conveniente. Surriscaldamento, esaurimento … L'efficacia delle truppe che operano in tali paramenti è ridotta a causa della fatica dei soldati, della loro distrazione per i disagi quotidiani.
La soluzione a questo problema sono i dispositivi di protezione che "respirano": consentono il passaggio dell'aria e, in particolare, la fuoriuscita del vapore acqueo. Di conseguenza, il sudore, il principale meccanismo di raffreddamento del corpo umano, può evaporare. Tuttavia, il meccanismo deve bloccare gli agenti chimici e biologici. Ed è qui che entra in gioco la cosiddetta tecnologia. "Seconda pelle". Ma questa tecnologia è in realtà solo un elemento del cambiamento più rivoluzionario nella sua forma moderna. Stiamo parlando di un tessuto a base di nanotubi di carbonio.
Larghezza - meno di 5 nanometri
Il carbonio è uno dei "materiali da costruzione" più ricercati e conosciuti in chimica. In particolare, la chimica organica si basa largamente sull'uso di questo particolare elemento della tavola periodica.
Tuttavia, è proprio a causa della loro capacità di funzionare come condutture, scrive Anne M. Stark del Livermore National Laboratory. Lawrence (Università di Berkeley, USA), i ricercatori stanno sviluppando tessuti con membrane che includono nanotubi di carbonio.
I nanotubi sono cinquemila volte più piccoli del diametro di un capello umano. Forniscono canali attraverso i quali possono passare aria e vapore acqueo, ma bloccano anche gli agenti biologici.
- dice Stark: le sue parole sono citate da news.com.ua.
Inoltre, le aziende tecnologiche specializzate in aerospaziale e sicurezza globale (ad esempio, Northrop Grumman) stanno finanziando attivamente la ricerca in questo settore in collaborazione con laboratori accademici e governativi.
L'uso dei nanotubi di carbonio non si limita alla tecnologia della seconda pelle; gli sviluppatori vedono il loro uso diffuso in altre innovazioni, tra cui l'elettronica flessibile, i componenti aerospaziali avanzati e persino il potenziale sviluppo di ascensori spaziali.
Il carbonio ha attratto a lungo gli scienziati
Il potenziale del carbonio ha attratto a lungo gli scienziati, che sono riusciti a ottenere i primi veri nanotubi nel 1991. Costruiti da atomi di carbonio legati, con l'uso di tecnologie appropriate, i tubi possono servire come base per un materiale i cui pori sono solo parecchie volte più grandi del diametro dei singoli atomi.
Anche i virus sono troppo ingombranti per penetrare in tale tessuto. Allo stesso tempo, l'aria e il vapore acqueo passano così liberamente che il tessuto "respira" meglio dei popolari tessuti commerciali come il Gore-Tex.
Allo stesso tempo, gli agenti chimici sono più compatti e possono persino scivolare attraverso un nanotubo. La soluzione è rendere intelligenti i nanotubi dotandoli di gruppi funzionali di molecole che fungono da gatekeeper per bloccare la minaccia. Secondo il team leader di Livermore Quang Jen Woo, il tessuto “: da qui il nome sopra citato.
Pertanto, il tessuto sarà in grado di bloccare agenti chimici come gas mostarda, gas nervini GD e VX, veleni come l'enterotossina stafilococcica e spore biologiche come l'antrace.
- sottolinea Jen Woo.
Materiale simile è stato sviluppato dal Joint Science and Technology Bureau della US Defense Threat Reduction Agency. Il Pentagono ha annunciato la possibile comparsa di un nuovo tessuto intelligente nel dicembre 2016: le informazioni a riguardo sono state pubblicate dal portale Forces Network.
L'uso dei nanotubi offre anche altre interessanti prospettive. In particolare, l'equipaggiamento del soldato del futuro implica che nell'uniforme saranno integrati elementi intelligenti flessibili, che diagnosticano la salute del soldato in tempo reale. Inoltre, gli scienziati stanno cercando modi per alleggerire i promettenti sistemi di combattimento incorporando elementi nelle uniformi. In particolare, sono interessati alla capacità di sbarazzarsi dei fili e fornire sia la trasmissione di dati ad alta velocità che l'alimentazione all'elettronica. I tubi in nanocarbonio sono la scelta migliore per lo sviluppo di processori flessibili. Tuttavia, l'interesse dei ricercatori non si concentra solo su di loro.
John Ho, professore associato presso l'Institute of Health Innovation and Technology presso la National University of Singapore (NUS) e NUS Engineering, ha parlato con Futurity di come il suo team è riuscito a creare un tessuto intelligente che può essere utilizzato come conduttore di segnale per più dispositivi indossabili dispositivi contemporaneamente. L'articolo è stato pubblicato il 29 luglio di quest'anno.
Attualmente, la maggior parte dei dispositivi utilizza Bluetooth e Wi-Fi per la comunicazione wireless. Tuttavia, queste tecnologie drenano rapidamente l'elettronica, il che è inaccettabile per i soldati in un'operazione di combattimento. L'esercito degli Stati Uniti ha calcolato che il costo dei caricabatterie può superare il costo delle munizioni per armi di piccolo calibro, poiché i militari preferiscono sostituire le batterie con altre nuove di zecca in missione.
Metamateriali
Per creare un nuovo tessuto Hi-Tech a Singapore, sono stati utilizzati i cosiddetti metamateriali. Creati artificialmente e in possesso di un indice di rifrazione negativo, hanno proprietà elettriche, magnetiche, ottiche e di altro tipo uniche.
I metamateriali sono in grado di creare i cosiddetti."Onde di superficie", che possono fornire la trasmissione dei dati con una potenza di 1000 volte inferiore ai protocolli moderni. Inoltre, la trasmissione di tale segnale è meno vulnerabile all'hacking - le informazioni "viaggiano" a 10 cm dal corpo - in Bluetooth e Wi-Fi possono "volare via" a una distanza di diverse decine di metri.
Gli abiti intelligenti creati sono molto resistenti. Può piegarsi e piegarsi con una perdita minima della potenza del segnale e le strisce conduttive possono persino tagliare o rompersi senza limitare le capacità wireless. Gli indumenti possono anche essere lavati, asciugati e stirati allo stesso modo dei vestiti normali.
Una forma così intelligente può essere efficacemente utilizzata per monitorare le prestazioni e la salute di un combattente, ridurre il livello del suono nelle cuffie e stampare messaggi. Per esso è già stato registrato un brevetto ed è stato creato un campione di tessuto.
La cosa più interessante è che questa tecnologia può essere utilizzata insieme a campioni di uniformi esistenti. Un laser viene utilizzato per tagliare e cucire. E il materiale conduttivo stesso, le cui strisce sono attaccate dall'interno all'uniforme mediante colla per tessuti, è economico. Costa nell'ordine di pochi dollari al metro e può essere fornito in rotoli per uso industriale.
Il carbonio citato in precedenza ha un'altra forma nota: il grafene. Se i nanotubi hanno la forma di una struttura, il grafene è piatto. È formato da atomi di carbonio che formano un reticolo. Per la sua apertura, i laureati delle università russe Andrei Geim e Konstantin Novoselov hanno ricevuto il Premio Nobel. Utilizzando il grafene, gli scienziati della RMIT University di Melbourne, in Australia, sono stati in grado di sviluppare un metodo conveniente e scalabile per realizzare rapidamente tessuti che incorpora dispositivi di accumulo di energia.
La prossima generazione di tessuti impermeabili intelligenti sarà stampata al laser e realizzata in pochi minuti. Questo è il futuro che rappresentano i ricercatori dietro le nuove tecnologie per lo sviluppo di tessuti elettronici. Già in fase di prova, in tre minuti, il metodo permette di creare un campione di tessuto intelligente di dimensioni 10x10 cm, il tessuto è impermeabile, estensibile e si integra facilmente con le tecnologie di accumulo di energia.
Laser invece di una sarta
La tecnologia consente di utilizzare la stampa laser per applicare i supercondensatori di grafene direttamente ai tessuti. Sono batterie potenti e durevoli che possono essere facilmente combinate con fonti di energia solare o di altro tipo. In futuro, il metodo consente di creare rapidamente tessuti intelligenti in rotoli.
La dott.ssa Litty Tekkakara, ricercatrice presso la RMIT School of Science, sottolinea che i tessuti intelligenti con tecnologia di rilevamento integrata, comunicazione wireless o monitoraggio della salute richiedono soluzioni energetiche potenti e affidabili.
Gli approcci moderni allo stoccaggio intelligente dell'energia nell'industria tessile, come cucire le batterie nei vestiti o utilizzare fibre elettroniche, possono essere ingombranti e ingombranti e avere problemi di prestazioni.
- ha commentato la situazione di Tekkakar alla rivista Science Daily alla fine di agosto di quest'anno.
Questi componenti elettronici possono anche essere soggetti a cortocircuiti e danni meccanici quando entrano in contatto con sudore o umidità dall'ambiente. Il nostro supercondensatore a base di grafene non solo è completamente lavabile, può immagazzinare l'energia necessaria per alimentare un indumento intelligente e può essere prodotto in grandi quantità in pochi minuti.
Affrontando le sfide dell'immagazzinamento di energia nei tessuti elettronici, speriamo di creare una nuova generazione di tecnologia indossabile e uniformi Hi-Tech.
Al momento, con l'aiuto della ricerca, è stato dimostrato che questo materiale ha mostrato resistenza a varie temperature e ai lavaggi, le sue proprietà rimangono stabili.
Il concetto è stato discusso pubblicamente fin dai primi anni 2000
Il test del modulo "intelligente" è iniziato molto tempo fa. Un concetto per il suo utilizzo è stato pubblicato nel 2005 e nell'aprile 2012 Intelligent Textiles, con sede nel Surrey, ha mostrato una forma promettente in occasione di un evento ospitato dal Center for Defense Enterprises (CDE). L'azienda ha brevettato una serie di tecniche per la tessitura di tessuti conduttivi complessi. Il tessuto elettronico può fornire alle uniformi un'unica fonte centrale di alimentazione e trasmissione, eliminando la maggior parte dei cavi e dei fili ingombranti.
Il sistema consente il trasferimento di dati e alimentazione anche se il tessuto è danneggiato, il che è diverso dalle tecnologie che utilizzano i cavi.
Abbiamo tessuto incorporato in gilet, camicia, casco, zaino e guanto per armi. Questo ci ha permesso di creare una rete che trasferisce energia e dati dove ne abbiamo bisogno.
Asha Thompson, direttore di Intelligent Textiles, ha dichiarato a BBC News.
La società ha quindi ricevuto circa 240.000 sterline per sviluppare ulteriormente la tecnologia. L'azienda stava anche sviluppando una tastiera in tessuto da utilizzare con un laptop, che doveva essere integrata con l'uniforme.
Il mercato globale dei tessuti intelligenti è in crescita
Market Research Future, prevedendo questo settore del mercato fino al 2023, rileva che il mercato globale dei tessuti intelligenti per uso militare supererà la soglia di 1,7 miliardi di dollari entro quella data.
Secondo gli analisti, gli Stati Uniti stanno lavorando soprattutto in questa direzione, ma paesi asiatici, come India e Cina, sono pronti a investire in questo settore.
La Russia sta sviluppando la propria
Anche la Russia non è pronta a farsi da parte. Il canale televisivo Zvezda riferisce sull'uso di tessuti intelligenti in una serie di attrezzature promettenti per il "soldato del futuro" russo "Ratnik-2". In particolare, la forma utilizza un tessuto aramidico impregnato con una composizione speciale di JSC "Kamenskvolokno". Il canale televisivo "Zvezda" ne ha parlato nel suo materiale sul nuovo vestito.
Nel 2018, Rostec ha presentato il materiale camaleonte e nel 2019 la sua versione rivista. Questo tessuto è in grado di imitare il paesaggio: questo materiale è stato utilizzato per coprire l'elmo del "Guerriero". Per camuffare efficacemente un caccia o un veicolo, il materiale necessita solo di pochi watt di elettricità. Gli ingegneri dell'Istituto di ricerca e sviluppo Technomash sono responsabili dello sviluppo.
Per l'Artico, l'Advanced Research Fund (FPI) ha sviluppato un materiale speciale in grado di immagazzinare calore durante lo sforzo fisico e poi rilasciarlo di nuovo. In termini di riserva di energia accumulata, questo tessuto è in grado di superare di 3-5 volte i materiali estranei disponibili. Lo ha annunciato il direttore del fondo, Andrei Grigoriev, in un commento a TASS il 9 luglio 2019. Il tessuto è stato creato utilizzando la tecnologia di produzione di fibre ultrafini mediante elettrofilatura.
Inoltre, gli scienziati russi sono riusciti a sviluppare materiali intelligenti simili a quelli descritti all'inizio dell'articolo: consentono il passaggio di aria e vapore acqueo, ma trattengono le particelle di aerosol. FPI ha riferito che il lavoro sul tessuto viene svolto in collaborazione con l'Università statale di Saratov.
