Một cuộc cách mạng trong công nghệ quân sự. Những từ này chủ yếu liên quan đến siêu vũ khí, xe tăng laser, phần mềm thế hệ mới, trí tuệ nhân tạo. Tuy nhiên, trong tương lai gần, giới quân sự đang chờ đợi một cuộc đảo chính trong lĩnh vực ít thay thế hơn, nhưng không kém phần quan trọng - trong quân phục. Quân đội trên thế giới đang trên đường giới thiệu một bộ quân phục hoàn toàn mới.
Người ta cho rằng hình thức "thông minh" sẽ bắt đầu xuất hiện hàng loạt trong quân đội của các quốc gia khác nhau trong 7-10 năm tới. Hiện nay, một số quốc gia đang tham gia vào việc phát triển vải và quần áo Công nghệ cao dựa trên nó.
Các loại vải "thông minh" có điều kiện có thể được chia thành nhiều loại:
1. Bị động. Trong trường hợp này, tài liệu chỉ thu thập và truyền thông tin cho các hành động tiếp theo cho người dùng.
2. Hoạt động. Trong trường hợp này, kết cấu HiTech không chỉ nhận thông tin mà còn phản ứng, một phần dữ liệu được truyền đến máy tính cá nhân, đưa ra tín hiệu để thực hiện chức năng theo một thuật toán nhất định.
3. Tương tác. Vải thông minh không chỉ thu thập thông tin mà còn phản ứng và thích ứng với những thay đổi bên ngoài. Đặc biệt, áo giáp và tấm bảo vệ được tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ này sẽ có thể phục hồi các đặc tính sức mạnh của chúng trong quá trình chiến đấu. Hoặc chất liệu của đồng phục có thể cứng lại, ví dụ, tạo ra một thanh nẹp cho một chi bị gãy.
Có nhiều nhu cầu về vải thông minh
Một số yêu cầu nghiêm trọng được đặt ra đối với hình thức đầy hứa hẹn của thế hệ mới. Ví dụ, một mặt, nó sẽ được "thở", nhưng mặt khác, nó được thiết kế để bảo vệ chống lại những mối nguy hiểm như vi rút và vũ khí hóa học. Những lý do cho những yêu cầu này là gì?
Trước hết, những bộ quần áo bảo hộ sinh học hiện đại là một hình thức vô cùng bất tiện cho chiến trường. Chúng cồng kềnh và kín. Cơ thể của một người lính đổ nhiều mồ hôi do yếu tố sau. Các thiết bị liên quan cũng không được thuận tiện cho lắm. Quá nóng, kiệt sức … Hiệu quả của những đội quân hành quân trong trang phục như vậy bị giảm sút do bộ đội mệt mỏi, mất tập trung trước những bất tiện hàng ngày.
Giải pháp cho vấn đề này là thiết bị bảo vệ "thở": nó cho phép không khí đi qua và đặc biệt, cho phép hơi nước thoát ra ngoài. Kết quả là, mồ hôi, cơ chế làm mát chính của cơ thể con người, có thể bay hơi. Tuy nhiên, cơ chế phải ngăn chặn các tác nhân hóa học và sinh học. Và đây là nơi mà cái gọi là công nghệ phát huy tác dụng. "Làn da thứ hai". Nhưng công nghệ này thực sự chỉ là một yếu tố của sự thay đổi mang tính cách mạng hơn trong hình thức hiện đại của nó. Chúng ta đang nói về một loại vải dựa trên các ống nano carbon.
Chiều rộng - nhỏ hơn 5 nanomet
Carbon là một trong những "vật liệu xây dựng" được tìm kiếm nhiều nhất và nổi tiếng trong hóa học. Đặc biệt, hóa học hữu cơ phần lớn dựa trên việc sử dụng nguyên tố đặc biệt này của bảng tuần hoàn.
Tuy nhiên, đó chính là do khả năng của chúng hoạt động như các đường ống dẫn, Anne M. Stark thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore viết. Lawrence (Đại học Berkeley, Mỹ), các nhà nghiên cứu đang phát triển các loại vải có màng bao gồm các ống nano carbon.
Ống nano nhỏ hơn đường kính của sợi tóc người năm nghìn lần. Chúng cung cấp các kênh mà không khí và hơi nước có thể đi qua, nhưng cũng chặn các tác nhân sinh học.
- Stark nói: lời của cô ấy được news.com.ua.
Ngoài ra, các công ty công nghệ chuyên về hàng không vũ trụ và an ninh toàn cầu (ví dụ, Northrop Grumman) đang tích cực tài trợ cho nghiên cứu trong lĩnh vực này kết hợp với các phòng thí nghiệm học thuật và chính phủ.
Việc sử dụng các ống nano carbon không chỉ giới hạn trong công nghệ da thứ hai; các nhà phát triển thấy chúng được sử dụng rộng rãi trong các cải tiến khác, bao gồm thiết bị điện tử linh hoạt, các thành phần hàng không vũ trụ tiên tiến và thậm chí là tiềm năng phát triển của thang máy không gian.
Carbon từ lâu đã thu hút các nhà khoa học
Tiềm năng của carbon từ lâu đã thu hút các nhà khoa học; họ đã tìm được những ống nano thực sự đầu tiên vào năm 1991. Được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon liên kết, với việc sử dụng các công nghệ thích hợp, các ống có thể dùng làm cơ sở cho vật liệu có lỗ rỗng chỉ lớn hơn vài lần so với đường kính của các nguyên tử riêng lẻ.
Ngay cả vi rút cũng quá cồng kềnh để xâm nhập vào các mô như vậy. Đồng thời, không khí và hơi nước đi qua một cách tự do để vải “thở” tốt hơn các loại vải thương mại phổ biến như Gore-Tex.
Đồng thời, các tác nhân hóa học nhỏ gọn hơn và thậm chí có thể lọt qua một ống nano. Giải pháp là làm cho các ống nano trở nên thông minh bằng cách trang bị cho chúng các nhóm phân tử chức năng hoạt động như những người gác cổng để ngăn chặn mối đe dọa. Theo trưởng nhóm Livermore, Quang Jen Woo, vải “: do đó mới có tên như trên.
Do đó, mô sẽ có thể ngăn chặn các tác nhân hóa học như khí mù tạt, khí thần kinh GD và VX, chất độc như độc tố ruột của tụ cầu, và các bào tử sinh học như bệnh than.
- Jen Woo nhấn mạnh.
Vật liệu tương tự được phát triển bởi Phòng Khoa học và Công nghệ của Cơ quan Giảm thiểu Đe doạ Quốc phòng Hoa Kỳ. Lầu Năm Góc đã thông báo về khả năng xuất hiện của một loại vải thông minh mới vào tháng 12 năm 2016: thông tin về điều này đã được cổng thông tin Lực lượng mạng công bố.
Việc sử dụng ống nano cũng mang lại những góc nhìn thú vị khác. Đặc biệt, trang bị của người lính tương lai ngụ ý rằng các yếu tố thông minh linh hoạt sẽ được tích hợp vào đồng phục, giúp chẩn đoán sức khỏe của người lính theo thời gian thực. Ngoài ra, các nhà khoa học đang tìm cách làm sáng các hệ thống chiến đấu đầy hứa hẹn bằng cách kết hợp các yếu tố vào đồng phục. Đặc biệt, họ quan tâm đến khả năng loại bỏ các dây dẫn và cung cấp cả truyền dữ liệu tốc độ cao và năng lượng cho các thiết bị điện tử. Ống nanocacbon là sự lựa chọn tốt nhất cho sự phát triển của các bộ xử lý linh hoạt. Tuy nhiên, sự quan tâm của các nhà nghiên cứu không chỉ tập trung vào chúng.
John Ho, phó giáo sư tại Viện Công nghệ và Đổi mới Y tế tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) và NUS Engineering, đã nói chuyện với Futurity về cách nhóm của ông tạo ra một loại vải thông minh có thể được sử dụng làm dây dẫn tín hiệu cho nhiều thiết bị đeo. các thiết bị cùng một lúc. Bài báo được xuất bản vào ngày 29 tháng 7 năm nay.
Hiện tại, hầu hết các thiết bị đều sử dụng Bluetooth và Wi-Fi để giao tiếp không dây. Tuy nhiên, những công nghệ này nhanh chóng làm cạn kiệt các thiết bị điện tử, điều không thể chấp nhận được đối với những người lính đang tham gia chiến đấu. Lục quân Mỹ đã tính toán rằng chi phí của bộ sạc pin có thể vượt quá chi phí của các loại đạn dược cỡ nhỏ, vì quân đội thích thay thế bất kỳ loại pin nào bằng loại mới tinh trong các nhiệm vụ.
Siêu vật liệu
Để tạo ra một loại vải Hi-Tech mới ở Singapore, người ta đã sử dụng cái gọi là siêu vật liệu. Được tạo ra nhân tạo và sở hữu chỉ số khúc xạ âm, chúng có các đặc tính điện, từ, quang học và các đặc tính khác.
Siêu vật liệu có khả năng tạo ra cái gọi là."Sóng bề mặt", có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu với công suất nhỏ hơn 1000 lần so với các giao thức hiện đại. Ngoài ra, việc truyền tín hiệu như vậy ít bị hack hơn - thông tin “bay” cách cơ thể 10 cm - trong Bluetooth và Wi-Fi nó có thể “bay xa” đến vài chục mét.
Quần áo thông minh được tạo ra rất bền. Nó có thể gấp và uốn cong mà không làm giảm cường độ tín hiệu, và các dải dẫn điện thậm chí có thể cắt hoặc đứt mà không hạn chế khả năng không dây. Quần áo cũng có thể được giặt, sấy khô và ủi giống như quần áo thông thường.
Một hình thức thông minh như vậy có thể được sử dụng hiệu quả để theo dõi hoạt động và sức khỏe của đấu ngư, giảm mức âm thanh trong tai nghe và in tin nhắn. Bằng sáng chế đã được đăng ký cho nó, và một mẫu vải đã được tạo ra.
Điều thú vị nhất là công nghệ này có thể được sử dụng cùng với các mẫu đồng phục hiện có. Một tia laser được sử dụng để cắt và may. Và bản thân vật liệu dẫn điện, các dải được gắn từ bên trong vào đồng phục bằng keo dán vải, có giá thành rẻ. Nó có giá trong khoảng vài đô la mỗi mét và có thể được cung cấp ở dạng cuộn để sử dụng trong công nghiệp.
Carbon được đề cập trước đây có một dạng khác đã biết: graphene. Nếu các ống nano ở dạng khung, thì graphene là phẳng. Nó được tạo thành từ các nguyên tử cacbon tạo thành mạng tinh thể. Trong buổi khai mạc, sinh viên tốt nghiệp của các trường đại học Nga Andrei Geim và Konstantin Novoselov đã nhận được giải Nobel. Sử dụng graphene, các nhà khoa học tại Đại học RMIT ở Melbourne, Úc đã có thể phát triển một phương pháp hiệu quả về chi phí và khả năng mở rộng để sản xuất nhanh chóng hàng dệt kết hợp các thiết bị lưu trữ năng lượng.
Thế hệ tiếp theo của các loại vải chống thấm thông minh sẽ được in laser và thực hiện trong vài phút. Đây là tương lai mà các nhà nghiên cứu đằng sau các công nghệ mới để phát triển hàng dệt điện tử đại diện. Đã ở giai đoạn thử nghiệm, trong ba phút, phương pháp này cho phép bạn tạo một mẫu vải thông minh có kích thước 10x10 cm. Vải không thấm nước, có thể co giãn và dễ dàng tích hợp với các công nghệ lưu trữ năng lượng.
Laser thay cho thợ may
Công nghệ này cho phép sử dụng phương pháp in laser để áp dụng siêu tụ điện graphene trực tiếp lên hàng dệt may. Chúng là loại pin mạnh mẽ và bền bỉ, có thể dễ dàng kết hợp với năng lượng mặt trời hoặc các nguồn năng lượng khác. Trong tương lai, phương pháp này có thể nhanh chóng tạo ra hàng dệt thông minh ở dạng cuộn.
Tiến sĩ Litty Tekkakara, nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học RMIT, nhấn mạnh rằng hàng dệt thông minh tích hợp công nghệ cảm biến, giao tiếp không dây hoặc theo dõi sức khỏe đòi hỏi các giải pháp năng lượng mạnh mẽ và đáng tin cậy.
Các phương pháp tiếp cận hiện đại để lưu trữ năng lượng thông minh trong ngành dệt may, chẳng hạn như khâu pin vào quần áo hoặc sử dụng sợi điện tử, có thể cồng kềnh và cồng kềnh, đồng thời có các vấn đề về hiệu suất.
- đã bình luận về tình hình của Tekkakar với tạp chí Science Daily vào cuối tháng 8 năm nay.
Các linh kiện điện tử này cũng có thể dễ bị đoản mạch và hư hỏng cơ học khi chúng tiếp xúc với mồ hôi hoặc hơi ẩm từ môi trường. Siêu tụ điện dựa trên graphene của chúng tôi không chỉ có thể giặt được hoàn toàn, nó có thể lưu trữ năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho một loại quần áo thông minh và có thể được sản xuất với số lượng lớn trong vài phút.
Bằng cách giải quyết những thách thức của việc lưu trữ năng lượng trong hàng dệt điện tử, chúng tôi hy vọng sẽ tạo ra một thế hệ công nghệ mặc mới và đồng phục Công nghệ cao.
Hiện tại, với sự hỗ trợ của nghiên cứu, người ta đã chứng minh được rằng vật liệu này đã cho thấy khả năng chống chịu với các nhiệt độ và giặt tẩy khác nhau, các đặc tính của nó vẫn ổn định.
Khái niệm này đã được thảo luận công khai từ đầu những năm 2000
Thử nghiệm hình thức "thông minh" đã bắt đầu từ lâu. Một khái niệm về việc sử dụng nó đã được công bố vào năm 2005 và vào tháng 4 năm 2012, Intelligent Textiles dựa trên Surrey đã thể hiện một hình thức đầy hứa hẹn tại một sự kiện do Trung tâm Doanh nghiệp Quốc phòng (CDE) tổ chức. Công ty đã được cấp bằng sáng chế cho một số kỹ thuật dệt các loại vải dẫn điện phức tạp. Vải điện tử có thể cung cấp cho đồng phục một nguồn điện và đường truyền trung tâm duy nhất, loại bỏ hầu hết các loại cáp và dây điện rườm rà.
Hệ thống này cho phép truyền dữ liệu và điện năng ngay cả khi mô bị hỏng, điều này khác với các công nghệ sử dụng dây cáp.
Chúng tôi có vải nhúng trong áo vest, áo sơ mi, mũ bảo hiểm, ba lô và găng tay vũ khí. Điều này cho phép chúng tôi tạo ra một mạng lưới truyền năng lượng và dữ liệu đến nơi chúng tôi cần.
Asha Thompson, giám đốc của Intelligent Textiles, nói với BBC News.
Công ty sau đó đã nhận được khoảng 240.000 bảng Anh để phát triển công nghệ hơn nữa. Công ty cũng đang phát triển một bàn phím vải để sử dụng với máy tính xách tay, được lên kế hoạch tích hợp với đồng phục.
Thị trường toàn cầu cho các loại vải thông minh đang phát triển
Market Research Future, dự báo lĩnh vực này của thị trường cho đến năm 2023, lưu ý rằng thị trường toàn cầu cho các loại vải thông minh dùng trong quân sự sẽ vượt mốc 1,7 tỷ USD vào thời điểm đó.
Theo các nhà phân tích, Hoa Kỳ đang làm theo hướng này, nhưng các nước châu Á, như Ấn Độ và Trung Quốc, đã sẵn sàng đầu tư vào lĩnh vực này.
Nga đang phát triển của riêng mình
Nga cũng không sẵn sàng đứng sang một bên. Kênh truyền hình Zvezda đưa tin về việc sử dụng các loại vải thông minh trong một bộ thiết bị đầy hứa hẹn cho "người lính của tương lai" "Ratnik-2" của Nga. Đặc biệt, mẫu đơn sử dụng vải aramid được tẩm chế phẩm đặc biệt từ Công ty cổ phần "Kamenskvolokno". Kênh truyền hình "Zvezda" đã nói về điều này trong tài liệu của mình về bộ trang phục mới.
Vào năm 2018, Rostec đã giới thiệu vật liệu tắc kè hoa và vào năm 2019 - phiên bản sửa đổi của nó. Loại vải này có khả năng mô phỏng phong cảnh - chất liệu này được sử dụng để làm mũ bảo hiểm "Warrior". Để ngụy trang hiệu quả máy bay chiến đấu hoặc phương tiện, vật liệu này chỉ cần một vài watt điện. Các kỹ sư từ Viện Nghiên cứu và Phát triển Technomash chịu trách nhiệm phát triển.
Đối với Bắc Cực, Quỹ Nghiên cứu Tiên tiến (FPI) đã phát triển một loại vật liệu đặc biệt có khả năng lưu trữ nhiệt trong quá trình hoạt động thể chất và sau đó giải phóng nó trở lại. Về khả năng dự trữ năng lượng tích lũy, loại vải này có khả năng vượt trội gấp 3-5 lần so với các nguyên liệu sẵn có của nước ngoài. Điều này đã được thông báo bởi giám đốc quỹ, Andrei Grigoriev, trong một bình luận với TASS vào ngày 9 tháng 7 năm 2019. Vải được tạo ra bằng công nghệ sản xuất sợi siêu mịn sử dụng kỹ thuật quay điện.
Ngoài ra, các nhà khoa học Nga đã thành công trong việc phát triển vật liệu thông minh tương tự như mô tả ở đầu bài báo: chúng cho phép không khí và hơi nước đi qua, nhưng giữ lại các hạt sol khí. FPI báo cáo rằng công việc về vải đang được thực hiện cùng với Đại học Bang Saratov.
