0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Защитная ткань будущего

Защитная ткань будущего

Химическое оружие входит в число наиболее опасных видов, направленных на уничтожение огромного количества людей. На своих первых этапах развития требовалось попадания отравляющих веществ в дыхательные пути. В наше время существуют настолько мощные его вариации, что для поражения цели достаточно взаимодействия с небольшим открытым участком кожи или слизистой оболочки, чем будет вызвано стремительное уничтожение человека. Использование данного оружия, даже в условиях военных конфликтов, полностью запрещено. Хотя это совсем не значит, что не нужно создавать надежные средства химической защиты. Одним из последних достижений в этой сфере стал новейший тканевый материал, обладающий способностью к нейтрализации отравляющих компонентов.

Совершенно новый состав

При создание этого защитного материала использовались специализированные металлоорганические элементы (metal-organic frameworks, MOF), в состав которых входит цирконий и некоторые другие вещества, выступающие в качестве катализатора и выполняющие фильтрацию. Благодаря использованию данной формулы появилась возможность к полной нейтрализации и расщеплению опасных соединений, которые входят в состав химического оружия. Металлоорганическая формула порошкообразной структуры отлично противодействует некоторым видам газа, используя принцип обыкновенных противогазов. Наука давно открыла эти соединения, но раньше никак не получалось стабилизировать их, итогом чего становилась потеря необходимых качеств.

Решением данной проблемы стало последнее открытие учеными из университета Северной Каролины. Ими была создана новейшая технология по производству MOF кристаллов на самой поверхности материала из полипропилена. Полученный образец прошел испытание при помощи DMNP (dimethyl 4-nitrophenyl phosphate), относящегося к классу нервно-паралитических газов. Для полноценной ликвидации отравляющих компонентов потребовалось около 6 минут. В обозримом будущем данная технология поможет создать комплекты защитных комбинезонов не только для военных структур, но и для спасательных служб, которым иногда приходится принимать участие в ликвидации последствий техногенных катастроф.

Современные индивидуальные средства защиты

Но все эти технологии пока только в будущем. На данный момент на вооружении российской армии имеются следующие средства защиты:

  • Фильтрующие противогазы. Используются специальные элементы, способствующие очищению воздуха от опасных элементов. Наиболее эффективными считаются те, где закрываются глаза и кожа лица. Данный тип также рассчитан на мирное население в случае техногенной катастрофы;
  • Изолирующие противогазы. Они применяются при высокой степени загрязнения воздуха. Фильтрующие противогазы в этом случае совсем не помогут. Имеется запас таких средств защиты для населения, но их гораздо меньше;
  • Респираторы. Применяются при небольших загрязнениях;
  • Повязки. Применяют в случаях, когда других средств защиты нет;
  • Маски. Малоэффективное средство, применяемое в основном гражданским населением.

Если возникает ситуация, при которой появляется опасность заражения, необходимо также применять средства, которые предназначены для защиты кожных покровов. Через кожу могут попасть отравляющие элементы химического оружия. Как и противогазы, они делятся на фильтрующие и изолирующие. В первом типе используются материалы, которые полностью закрывают кожу и препятствуют попаданию воздушных масс. Это свойство поможет, если в воздухе распыляется яд в жидком или парообразном состоянии. При создании используется хлопчатобумажный материал, пропитанный специальным веществом.

В качестве примера изолирующего средства защиты можно привести стандартный общевойсковой комплект одежды, с которым познакомился каждый человек, побывавший в рядах вооруженных сил армии Российской Федерации. При его создании используется довольно плотный прорезиненный материал. Благодаря этому свойству комплекта создается полноценный, изолирующий от окружающей среды эффект.

Ежегодно в России проводится выставка под названием «Химия», на которой российские компании представляют последние достижения средств индивидуальной защиты. Постоянно ведутся разработки и открываются новые соединения, которые можно использовать для создания сверхсовременных защитных материалов. Даже если все химическое оружие в мире будет полностью ликвидировано, это направление не потеряет своей значимости.

Сайт о нанотехнологиях #1 в России

Главное, чтобы костюмчик сидел

Дизайнеры объединились с химиками, создавая новые ткани для одежды будущего

.

Для любой погоды

В известном фантастическом фильме «Назад в будущее» главный герой, переместившись на много лет вперед, заполучил куртку, которая способна была сама себя просушить, почистить и подогнать по размеру. Но уже сейчас в Японии существуют прототипы одежды, которая обладает куда более широким функционалом.

Одежда становится все более многофункциональной, в ткань вшиваются провода и нановолокна

  • В частности, речь идет о технологической новинке, которая представлена на токийской выставке Micromachine/MEMS exhibition. Необычная одежда разработана японской исследовательской группой Life BEANS. Новые предметы гардероба — женское платье или мужской строгий костюм — могут служить кондиционером или, наоборот, отопительной батареей для тела.

Фактически, как говорят эксперты, одежда ближайшего десятилетия должна стать настоящим гаджетом, в основе которого, естественно, лежат нанотехнологии. Когда человеку холодно, нановолокна, активизируясь, будут отдавать пользователю тепло, а в жаркую пору, наоборот, поглощать его, даря прохладу. Кроме того, костюм станет сложным прибором, умеющим собирать данные, делать их запись и передавать на другие устройства.

  • Вполне возможно, что рукав пиджака, поднесенный к уху, будет заменять мобильный телефон, а носовой платок станет картой памяти. Плюс ко всему одежда сможет регистрировать физическую активность и психическое состояние людей, чтобы передавать эти данные на компьютер, чтобы тот анализировал информацию и давал советы, как улучшить ваше самочуствие.

.

Вместо стирки

Сегодня группа ученых из университета в Дартмуте работает над созданием «живой» одежды, которая самостоятельно очищается от грязи, прямо как в фантастическом фильме. Нити такой одежды, по задумке ученых, должны быть населены колониями специальных бактерий. Обязанностью некоторых из них будет устранение пота и веществ, обладающих сильным запахом, других – обеспечивать защиту одежды от воды или повреждений.

  • Пока остается неизвестным, насколько долго микроорганизмы смогут жить в тканях. По всей видимости, спустя несколько месяцев, когда закончатся запасы пищи, жизнедеятельность бактерий остановится. Это еще одна проблема, которую предстоит решить. Часть бактерий, по-видимому, сможет питаться человеческими выделениями, а другим время от времени придется подавать питательные вещества.

Наноноски и наногалстук

  • Думаю, многие мечтают о чудо-носках, поглощающих неприятный запах. Носки с добавлением серебра, спасающие от запаха, изобрел ученый Владимир Руденов. Его носки, как он сам утверждает, сделаны не из обычных нитей, а из нановолокна, содержащего серебряные частицы. По исследованиям первооткрывателя, серебро не просто обладает обеззараживающими свойствами, оно еще и снижает потоотделение ваших ног и препятствует распространению неприятного запаха. Пробная партия носков была запущена в продажу в 2008 как эксклюзив для спортсменов.

Высокие технологии все чаще приходят на помощь при решении бытовых вопросов. Скоро никого не будут удивлять непромокаемые рубашки и брюки, созданные из наноматериалов. Например, кока-колу можно смело наливать прямо в нагрудный карман, и в течение дня пить ее из трубочки.

  • Дизайнеры одежды уже готовы к новой моде на высокотехнологичные материалы. Рубашки, галстуки и брюки, созданные с использованием нанотехнологий, могут захватить рынок офисной одежды, считают эксперты.

Рубашки, пошитые из ткани Nano-Tex, выглядят и ощущаются на теле как обычные хлопковые или шелковые (в зависимости от материала), но при этом они абсолютно непромокаемые, то есть вода стекает по ним, как по зонтику.

  • Социологические опросы показывают, что современные покупатели с удовольствием готовы приобретать одежду из высокотехнологичных материалов. Например, по данным аналитической компании NPD Group, в прошлом году 58% американцев и 33% американок выбирали одежду из пылезащищенных материалов. Примерно каждый четвертый покупал модели из непромокаемой ткани, а 37% — с защитой от грязи.

.

Умная одежда

Читать еще:  Снайперская винтовка Watsons Weapons AR-15 BMG

По некоторым прогнозам, одежда будущего будет способна следить за самочувствием владельца. Компания Sensatex, разработчик текстиля с интегрированными электронными схемами, объявила о выпуске бета-версии футболки SmartShirt System.

Изобретение компании сможет передавать данные о здоровье человека на компьютеры или специальные приборы. С помощью беспроводной технологии ZigBee футболка станет отсылать информацию о частоте пульса, скорости дыхания, температуре и т.п. Не обошлось и без нанотехнологий – в одежде для передачи данных используется волоконная сетка, встроенная в ткань. В итоге футболку можно запросто стирать, не боясь повредить дорогой материал.

  • «Дышите глубже – вы взволнованы», – такие слова мы в будущем сможем услышать не только от врача, но и от собственной рубашки. В Канаде специалисты представили новую разработку – «умная» одежда может анализировать эмоциональное состояние своего хозяина и попытается помочь ему справиться со стрессом.

Вшитые в ткань датчики мониторят основные параметры организма, на которых отражается стресс, – температуру, сердечный ритм и частоту дыхания. Используя интернет-соединение смартфона, устройство выходит в Сеть, чтобы сравнить результаты мониторинга с базой данных, а затем скачивет соответствующие нынешнему эмоциональному состояния владельца музыку, изображения и слова.

На зарядку становись

Одежда будущего будет развиваться во всех направлениях. Ученые уже разработали электропроводящий материал, который можно вшивать в виде нитей в обычную ткань. От него вполне реально подзарядить мобильный телефон или плеер.

  • Идея, использованная командой исследователей из Технологического института штата Джорджия (США) под руководством профессора Чжун Линь Вана, основана на принципе ионистора (суперконденсатора).

Это устройство способно накапливать энергию и служить источником питания. Оно выгодно отличается от привычных батарей — в частности высокой эффективностью и быстрой подзарядкой с возможностью перезаряжать его едва ли не бесконечно.
Ранее команда профессора Вана разработала наногенераторы, которые могут также вшиваться в одежду и возбуждать напряжение в нитях-проводках. Это происходит под действием пьезоэлектрического эффекта, который возникает от биения сердца, звука шагов человека или от легкого ветерка.

  • Кроме технической составляющей у одежды будущего может быть и косметическая. Существует даже такое понятие, как «космето-текстиль». Это ткань, которая содержит микрокапсулы с косметическими веществами (для увлажнения кожи, для поглощения неприятных запахов, с витаминами или активными веществами для похудения). В Японии недавно появились джинсы, увлажняющие кожу, а во Франции компания Variance производит бюстгалтеры Hydrabra со специальными снимаемыми прокладками, которые пропитаны увлажняющим лосьоном (лосьон содержит экстракт коричневых водорослей Padina Pavonica, известных своими подтягивающими, увлажняющими и тонизирующими свойствами); с этим же экстрактом выпускаются колготки Beautiva, увлажняющие кожу, расслабляющие мышцы или с эффектом похудения; уже некоторое время известны специальные колготки и носки, помогающие регулировать кровяное давление в ногах, а также дающие эффект микромассажа для борьбы с целлюлитом.

.

Платье из баллончика

  • Испанский дизайнер Манель Торрес воплотил в жизнь необычную идею — он предложил модникам одежду–спрей. Она наносится на кожу из обычного аэрозольного баллончика. Спрей-ткань можно просто распылить из баллончика прямо на тело и моментально получить футболку, брюки или комбинезон.

Технология разработана специалистами Лондонского императорского колледжа. Ученые прочат новинке большое будущее не только в индустрии моды, но и в медицине.

  • Одежда из баллончика отлично сидит на фигуре и стоит недорого. Разработчики обещают скорое появление новинки на прилавках магазинов. По словам британских специалистов, спрей можно наносить в несколько подходов, пока рубашка или футболка не достигнет требуемой толщины. Полученную таким образом одежду можно стирать и носить повторно.

7 тканей будущего сегодня

Бурное развитие технологий не обошло стороной и производство одежды. Возможности тканей, которые ещё вчера казались фантастическими — изменение цвета, удержание холода, поддержка электричества — существуют уже сейчас, хотя и пока недоступны для массового производства. Look At Me выбрал 7 тканей будущего и попросил студентку London College of Fashion Наталью Гостеву прокомментировать их перспективы и недостатки.

Компания Studio XO предлагает потребителям яркие вещи, в оформлении которых используются электронные микрогаджеты. Например, недавно дизайнеры «цифрового панка» (так они себя сами называют) создали купальник с огромным количеством светодиодов, по виду сильно напоминающих кристаллы Swarowski. Они светятся разноцветными огоньками, преломляют свет в такт музыке или просто «моргают» разными цветами так, как того хочет оформитель-настройщик, регулирующий работу гаджета.

Пока продукция Studio XO пользуется спросом преимущественно у поп-звезд. Так, в 2011 году их активно использовали ребята из The Black Eyed Peas. Будет ли такая одежда достоянием широких масс, сказать трудно. Креативный директор XO Нэнси Тилбери верит в успех: «Наши вещи — это все-таки событие в мире моды, а не технологий». По мнению соучредителя компании Бенджамина Мейлса, такая одежда идеальна для вечеринок, особенно когда нет времени на долгие сборы и покупку новых платьев.

Вживлённые микрокапсулы
с парафином

Американская компания Outlast Technologies создала материал, представляющий собой капсулы с парафином в виде микрошариков, которые можно смело вживлять непосредственно в нити нейлона или другое полиэфирное волокно. Когда, например, платье с этим веществом находится в комнате, разогретой до 20°С, парафин в шариках превращается в жидкость. А когда температура опускается, например, до -20°С, они твердеют и выделяют тепло на протяжении нескольких часов.

В итоге можно получить не только теплые, но и легкие куртку, платье или свитер. Правда, пока широкого применения технология не получила: новый материал дорогой и переходит из твердого состояния в жидкое и обратно слишком медленно. Для того чтобы эта одежда действительно могла греть, она должна быть тяжелой, но тогда теряется весь смысл задумки. Разработчики, однако, утверждают, что рано или поздно доработают полимер. Изначально предполагается, что использовать такую высокотехнологичную одежду будут военные.

Наталья Гостева

студентка London College of Fashion

Что касается «полезных» технологий, то среди них можно выделить огромное количество разных направлений. Во-первых, это микроинкапсуляция — когда в ткани внедряются микрокапсулы с полезными веществами (экстракты трав, увлажняющие компоненты и т. д.), которые при носке проникают в тело через кожу. Во-вторых, ткани, снабженные микродатчиками, считывающие информацию о пульсе, давлении, температуре и отслеживающие состояние владельца и окружающей среды. В-третьих, ткани «для ленивых» — не требующие глажения, защищающие от ультрафиолетовых лучей, вирусов, бактерий и вредных примесей, снабженные антиаллергенной или репеллентной защитой. Те же материалы, хранящие тепло или холод.

На самом деле, подобные технологии уже вовсю используются, но в основном не в высокой моде. Инновации подбираются к нам со стороны спортивной и спецодежды, даже военной формы. Подиумная мода сейчас живет на слишком высоких скоростях: когда нужно делать по 6 коллекций в год, вряд ли найдется время на трудоемкое сотрудничество с инженерами или химиками для создания новых материалов или технологий. К тому же, такие эксперименты сложно с ходу растиражировать.Зато на самом деле существует довольно много гиков-энтузиастов, ради собственного удовльствия создающих на коленке инновационные fashion-поделки. При желании не составит труда найти инструкцию в интернете и самому создать, скажем, футболку со светодиодами.

Пряжа HEI с настраиваемыми свойствами

Компания Advanced Fabric Technologies еще в 2011 году объявила о создании новой технологии пряжи под названием HEI, которая позволит производить ткани с любыми свойствами. Ткань, которую изначально создавали для военных, пригодится и спортсменам, поскольку обладает противовоспалительными и обеззараживающими свойствами. Плюс ко всему, эта ткань умеет проводить электричество: многим понравится, что зарядка для гаджетов всегда при них. Но когда технологии получат массовое распространение, как обычно, первыми доступ к технологиям получат военные.

Печать на 3D-принтере

В марте этого года одна из самых известных моделей мира Дита фон Тиз показалась на публике в платье, напечатанном на 3D-принтере по эскизу дизайнера Майкла Шмидта.

Читать еще:  На страже нашего бюджета

Оно состоит из закаленного порошкообразного нейлона. Материал практичный: движений не сковывает, выглядит футуристично, может использоваться после переработки для печати других платьев на домашнем 3D-принтере. Если такой материал будет массовым, одежду больше не нужно будет покупать — достаточно приобрести эскиз и распечатать его дома.

Наталья Гостева

студентка London College of Fashion

Если вкратце, то, мне кажется, стоит разделить материалы на визуально-эффектные и полезные. Среди первых наиболее перспективной мне кажется 3D печать. С одной стороны, она предоставляет огромные возможности для создания самых необыкновенных форм, что может стимулировать создание каких-то новых видов одежды. С другой — изменится сам принцип взаимодействия бренда и потребителя. Что если каждый сможет скачать дизайн и распечатать себе пару очков или туфли, так же как мы сейчас скачиваем фильмы и музыку? Возможно, не за горами споры и о пиратских скачиваниях дизайнерских вещей.

Гель, накапливающий холод

Жилет
Arctic Heat

Австралийская компания Arctic Heat выпускает одежду, которая содержит специальный экологически чистый гель, способный накапливать холод. Перед выходом на улицу в жаркий день нужно просто положить майку или шапку с гелем в морозильную камеру и подождать, пока она основательно остынет.

После этого одежда с замерзшим гелем будет охлаждать тело, пропуская к коже строго дозированное количество холода. Такие продукты могут спасать от жары несколько часов. Разработчики уверяют, что если подержать жилет Arctic Heat в ледяной воде в течение 5-10 минут, он останется холодным около одного часа. Правда, стоит такая технологичная одежда недешево — майку, например, предлагают за $220.

Провода, вплетённые в ткань

Немецкая компания Novonic разработала уникальную технологию вплетения в ткань тонких проводов, которые нагреваются, если пропустить через них ток. Работает это так: вышел на улицу, нажал кнопку на куртке или жилете, и одежда нагреется до выбранной температуры.

Допустимый максимум — + 42 градуса по Цельсию. Чтобы все это работало, внутри жилета есть аккумулятор емкостью 2200 мА/ч и с безопасным напряжением в 7,4 В. Весит он всего 200 г, так что на типичной зимней куртке никто разницы не почувствует. Один заряд аккумулятора позволяет нагреть куртку шесть раз, и каждый раз она будет держать температуру 20 минут. Создатели также очень гордятся тем, что их одежду можно стирать в обычной стиральной машине.

Материал, самостоятельно заделывающий повреждения

Американские ученые Марек Урбан и Бисваджит Гхош создали достаточно прочный и эластичный материал, который самостоятельно может заделывать полученные повреждения.

Основой служит полиуретан — весьма простой и дешевый синтетический полимер. Для того чтобы он мог сам себя восстанавливать, в него добавляют оксетан и хитозан. Чтобы запустить процесс, на ткань необходимо просто направить концентрированный луч ультрафиолета.

Наталья Гостева

студентка London College of Fashion

Кроме собственно технологий интересно то, как именно они способны повлиять на существующие модели потребления, циклы производства и т. д. Например, люди смогут покупать себе одно платье или футболку из «умной» ткани, а затем лишь загружать новые и новые принты, расцветки, спецэффекты или заказывать рубашки, сшитые по индивидуальным меркам, снятым с помощью специального 3D сканера.

С внедрением современных технологий могут появиться и новые профессии — например, видеохудожник по принтам или модный инженер. Изменится и понятие люкса. Новым люксом могут стать какие-нибудь невероятной красоты наряды, снабженные сложнейшей встроенной техникой и переливающиеся видеоузорами. А может быть, подобные технологии станут настолько легко тиражируемыми, что «новой роскошью», наоборот, будут исключительно сшитые вручную из натуральных тканей вещи, так как подобный способ производства станет настоящим шиком и редкостью (что, в общем-то, и произошло сейчас).

Армии мира на пути внедрения формы из «умных» тканей: от защиты от вирусов до накопления энергии

Революция в военных технологиях. Эти слова в первую очередь соотносят с супероружием, лазерными танками, программным обеспечением нового поколения, искусственным интеллектом. Однако в ближайшее время переворот военную промышленность ждет в сфере менее заменой, но не менее важной – в военной форме. Армии мира — на пути к внедрению совершенно новой военной формы.

Предполагается, что «умная» форма массово начнёт появляться в армиях разных стран в ближайшие 7-10 лет. Сейчас разработкой Hi-Tech-ткани и одежды на ее основе занимаются сразу несколько стран.

Условно «умные» ткани можно разделить на несколько типов:

1. Пассивные. В этом случае материал только собирает и передает информацию для последующих действий пользователю.

2. Активные. В этом случае HiTech-ткань не только принимает информацию, но и реагирует, часть данных передается персональному компьютеру, который дает сигнал на отработку функционалу согласно заданному алгоритму.

3. Интерактивные. «Умная ткань» не только собирает информацию, но и реагирует и адаптируется в соответствии с внешними изменениями. В частности, бронежилет и защитные пластины, созданные с использованием этих технологий, смогут восстанавливать свои прочностные характеристики во время боя. Или материал униформы сможет затвердевать, создавая, например, шину для сломанной конечности.

К «умной ткани» предъявляют много требований

К перспективной форме нового поколения предъявляется сразу несколько серьезных требований. Например она, с одной стороны, будет «дышащей», однако с другой — предназначена для защиты от таких опасностей, как вирусы и химическое оружие. С чем связаны такие требования?

В первую-очередь, современные костюмы биохимической защиты являются крайне неудобной формой для поля боя. Они громоздкие, герметично закрыты. Тело солдата из-за последнего фактора обильно потеет. Сопутствующее оборудование также не отличается особым удобством. Перегрев, истощение… Эффективность войск, действующих в подобном облачении, снижается за счет усталости бойцов, их отвлеченности на бытовые неудобства.

Решением этой проблемы является защитное снаряжение, которое «дышит»: оно пропускает воздух и, в особенности, позволяет отводить водяной пар. В итоге пот, основной механизм охлаждения человеческого организма, может испаряться. Тем не менее, механизм должен блокировать химические и биологические агенты. И именно здесь вступают в игру технологии т.н. «второй кожи». Но эта технология на самом деле является лишь одним из элементов более революционных изменений в современной форме. Мы говорим о ткани, основанной на углеродных нанотрубках.

Ширина — менее 5 нанометров

Углерод является одним из самых востребованных и известных «строительных материалов» в химии. В частности, органическая химия во многом основана на использовании именно этого элемента таблицы Менделеева.

Однако именно благодаря их способности выполнять функции трубопроводов, пишет Энн М. Старк из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (университет Беркли, США), исследователи разрабатывают ткани с мембранами, в состав которых входят углеродные нанотрубки.

— рассказывает Старк: ее слова приводит news.com.ua.

Кроме того, технологические компании, специализирующиеся на аэрокосмической сфере и глобальной безопасности (к примеру, Northrop Grumman), активно финансируют исследования в этой сфере совместно с академическими и правительственными лабораториями.

Применение углеродных нанотрубок не ограничивается технологией «второй кожи»; разработчики видят их широкое применение и в других инновациях, включая гибкую электронику, производство передовых аэрокосмических компонентов, и даже потенциальное развитие космических лифтов.

Углерод давно привлекает ученых

Потенциал углерода давно привлекал ученых, первые настоящие нанотрубки им удалось получить в 1991 году. Построенные из связанных атомов углерода, при использовании соответствующих технологий, трубки могут послужить основной для материала, поры которого лишь в несколько раз больше диаметра отдельных атомов.

Даже вирусы являются слишком громоздкими, чтобы проникать сквозь такую ткань. В то же время, воздух и водяной пар проходят так свободно, что ткань «дышит» лучше, чем популярные коммерческие ткани наподобие Gore-Tex.

В тоже время химические агенты более компактны и могут проскользнуть даже через нанотрубку. Решение состоит в том, чтобы сделать нанотрубки умными, снабдив их функциональными группами молекул, которые будут действовать как привратники, чтобы блокировать угрозу. По словам руководителя команды из Ливермора Куанга Джен Ву, ткань «будет похожа на умную вторую кожу, которая реагирует на окружающую среду»: отсюда и упоминавшийся выше название.

Читать еще:  Конвертер. Автомат SIG Sauer MCX Rattler Canebrake

— подчеркивает Джен Ву.

Подобный материал разрабатывался и Объединенным научно-техническим бюро Агентства по сокращению угроз в сфере обороны США. О возможном появлении новой умной ткани Пентагон сообщил в декабре 2016 года: информацию об этом опубликовал портал Forces Network.

Использование нанотрубок дает и иные интересные перспективы. В частности, экипировка солдата будущего предполагает, что в форму будут встроены гибкие умные элементы, диагностирующие состояние здоровье бойца в режиме реального времени. Кроме того, ученые ищут способы облегчить перспективные боевые системы, встроив их элементы в униформу. В частности, их интересует возможность избавиться от проводов и обеспечить как высокоскоростную передачу данных, так и питание электроники. Наноуглеродные трубки как нельзя лучше подходят для разработки гибких процессоров. Однако не только на них сосредоточен интерес исследователей.

Джон Хо, доцент Института инноваций и технологий в здравоохранении Национального университета Сингапура (NUS) и NUS Engineering, рассказал изданию Futurity о том, как его команде удалось создать умную ткань, которую можно использовать в качестве проводника сигнала для нескольких носимых устройств одновременно. Статья была опубликована 29 июля этого года.

На текущий момент большинство устройств используют для беспроводной связи Bluetooth и Wi-Fi. Однако эти технологии быстро разряжают электронику, что неприемлемо для солдат, находящихся на боевой операции. В армии США подсчитали, что расходы на зарядные устройства типа батареек могут превышать расходы на боеприпасы для стрелкового оружия, поскольку на миссиях военные предпочитают заменять любые батареи на абсолютно новые.

Метаматериалы

Для создания новой Hi-Tech-ткани в Сингапуре использовали так называемые метаматериалы. Искусственно созданные и обладающие отрицательным показателем преломления, они имеют уникальные электрические, магнитные, оптические и иные свойства.

Метаматериалы способны создавать т.н. «поверхностные волны», которые могут обеспечить передачу данных с мощностью в 1000 раз меньшей, чем современные протоколы. Кроме того, передача такого сигнала менее уязвима для взлома – информация «путешествует» в 10 см от тела – в Bluetooth и Wi-Fi она может «улететь» на расстояние до нескольких десятков метров.

Созданная «умная» одежда очень прочна. Она может складываться и изгибаться с минимальными потерями в силе сигнала, а проводящие полосы могут даже разрезаться или разрываться, не ограничивая возможности беспроводной связи. Предметы одежды также можно стирать, сушить и гладить также, как обычную одежду.

Подобная интеллектуальная форма может эффективно использоваться для мониторинга работоспособности и состояния здоровья бойца, снижения уровня звука в наушниках, печати сообщений. На нее уже зарегистрирован патент, и создан образец ткани.

Самое интересное, что данная технология может быть использована вместе с уже имеющимися образцами униформы. Для кройки и шитья используется лазер. А сам проводящий материал, полоски которого крепятся изнутри на униформу посредством тканевого клея, дешев. Он стоит в пределах нескольких долларов за погонный метр и может поставляться рулонами для использования в промышленном производстве.

Упоминавшийся ранее углерод имеет еще одну известную форму: графен. Если нанотрубки имеют форму каркаса, то графен плоский. Он состоит из атомов углерода, образующих решетку. За его открытие выпускники российских вузов Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию. С помощью графена ученым из университета RMIT в Мельбурне, Австралия, удалось разработать рентабельный и масштабируемый метод для быстрого изготовления текстиля, в который встроены устройства накопления энергии.

Следующее поколение умных водонепроницаемых тканей будет напечатано лазером и изготовлено за считанные минуты. Это будущее, которое представляют исследователи, стоящие за новыми технологиями разработки электронного текстиля. Уже на опытном этапе за три минуты метод позволяет создавать образец интеллектуальной ткани размером 10×10 см. Ткань водонепроницаема, растягивается и легко интегрируется с технологиями накопления энергии.

Лазер вместо швеи

Технология позволяет с помощью лазерной печати наносить непосредственно на текстиль графеновые суперконденсаторы. Они являются мощными и долговечными аккумуляторами, которые легко комбинируются с солнечными или другими источниками энергии. В перспективе метод дает возможность быстро создавать умный текстиль в рулонах.

Доктор Литти Теккакара, исследователь из Школы Науки RMIT, особо подчеркивает то, что умный текстиль со встроенной технологией зондирования, беспроводной связи или мониторинга состояния здоровья требует мощных и надежных энергетических решений.

— прокомментировала ситуацию Теккакара журналу Science Daily в конце августа этого года.

Эти электронные компоненты также могут быть подвержены коротким замыканиям и механическим повреждениям, когда они вступают в контакт с потом или с влагой из окружающей среды. Наш суперконденсатор на основе графена не только полностью моется, он может накапливать энергию, необходимую для питания интеллектуального предмета одежды, и его можно изготовить за считанные минуты в большом количестве.

Решая задачи, связанные с хранением энергии в электронном текстиле, мы надеемся создать новое поколение носимых технологий и Hi-Tech униформы.

На данный момент с помощью исследований было доказано, что данный материал показал устойчивость к различным температурам и стирки, его свойства остаются стабильными.

Концепция публично обсуждается с начала 2000-х

Испытания «умной» формы начались достаточно давно. Концепция ее использования была опубликована в 2005 году, а в апреле 2012 года, британская компания Intelligent Textiles из Суррея продемонстрировала перспективную форму на мероприятии, организованном Центром оборонных предприятий (CDE). Фирма запатентовала ряд методик для плетения сложных токопроводящих тканей. «Электронная ткань» может обеспечить униформу единым центральным источником питания и передачи, отказавшись от большинства громоздких кабелей и проводов.

Система позволяет переправлять данные и электроэнергию даже в том случае, если ткань повреждена – в этом ее отличие от технологий, в которых используются кабели.

— сообщила Аша Томпсон, директор Intelligent Textiles, в интервью BBC News.

Компания получила тогда около 240 000 фунтов на дальнейшее развитие технологии. Также фирма разрабатывала тканевую клавиатуру, для использования с портативным компьютером, который планировалось интегрировать с униформой.

Мировой рынок «умных» тканей растет

В отчете Market Research Future, дающем прогноз по этому сектору рынка до 2023 отмечается, что к означенному сроку мировой рынок интеллектуальных тканей для военного применения превысит отметку в 1,7 миллиарда долларов США.

Согласно оценке аналитиков, больше всего в этом направлении работают США, однако в данный сектор немалые средства готовы вкладывать страны Азии, такие как Индия и КНР.

Россия ведет свои разработки

Россия тоже не готова оставаться в стороне. Телеканал звезда сообщает об использовании интеллектуальных тканей в комплекте перспективной экипировки российского «солдата будущего» «Ратник-2». В частности, в форме используется арамидная ткань, пропитанная специальным составом от АО «Каменскволокно». Об этом в своем материале о новой экипировке рассказывал телеканал «Звезда».

«Ростех» в 2018 году представил материал-хамелеон, а в 2019 году – его доработанную версию. Эта ткань способна имитировать ландшафт – этим материалом покрыли шлем «Ратника». Для эффективной маскировки бойца или техники материалу достаточно всего несколько Ватт электроэнергии. За разработку ответственны инженеры из научно-исследовательского технологического института «Техномаш».

Для Арктики Фонд перспективных исследований (ФПИ) разработал особый материал, способный аккумулировать тепло при физических нагрузках, а затем выделять его обратно. По запасу аккумулируемой энергии эта ткань способна в 3-5 раз превзойти имеющиеся зарубежные материалы. Об этом сообщил директор фонда Андрей Григорьев в комментарии ТАСС 9 июля 2019 года. Ткань была создана при посредством технологии получения ультратонких волокон при помощи электроформования.

Кроме того, российским ученым удалось разработать умные материалы, аналогичные тем, что были описаны в начале статьи: они пропускают воздух и водяные испарения, но задерживают аэрозольные частицы. ФПИ сообщил, что работы над тканью ведутся совместно с Саратовским госуниверситетом.

Заметили ош Ы бку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector