Los ejércitos del mundo están en camino de introducir formas de tejidos "inteligentes": desde la protección contra virus hasta el almacenamiento de energía
Se supone que la forma "inteligente" comenzará a aparecer masivamente en los ejércitos de diferentes países en los próximos años 7-10. Ahora, varios países se dedican al desarrollo de telas y prendas de alta tecnología basadas en ellas.
Convencionalmente, los tejidos "inteligentes" se pueden dividir en varios tipos:
1 Pasiva En este caso, el material solo recopila y transfiere información para acciones posteriores al usuario.
2 Activo. En este caso, el tejido HiTech no solo recibe información, sino que también responde, parte de los datos se transmiten a una computadora personal, lo que da una señal para resolver la funcionalidad de acuerdo con un algoritmo dado.
3 Interactivo El “tejido inteligente” no solo recopila información, sino que también reacciona y se adapta de acuerdo con los cambios externos. En particular, la armadura corporal y las placas protectoras creadas con estas tecnologías podrán restaurar sus características de fuerza durante la batalla. O el material uniforme puede solidificarse, creando, por ejemplo, un neumático para una extremidad rota.
Hay muchas demandas en "tejido inteligente"
Ante la prometedora forma de la nueva generación, se presentan varios requisitos serios a la vez. Por ejemplo, por un lado, estará "respirando", pero por otro, está diseñado para proteger contra peligros como virus y químicos оружие. ¿Con qué requisitos están asociados?
En primer lugar, los trajes modernos de protección bioquímica son una forma extremadamente inconveniente para el campo de batalla. Son voluminosos, herméticamente sellados. El cuerpo de un soldado suda profusamente debido al último factor. El equipo relacionado tampoco es muy conveniente. Sobrecalentamiento, agotamiento ... La efectividad de las tropas que operan en tales vestimentas se reduce debido a la fatiga de los soldados, su distracción por molestias domésticas.
La solución a este problema es el equipo de protección que "respira": pasa aire y, en particular, le permite desviar el vapor de agua. Como resultado, el sudor, el principal mecanismo de enfriamiento del cuerpo humano, puede evaporarse. Sin embargo, el mecanismo debería bloquear los agentes químicos y biológicos. Y aquí es donde entran en juego las llamadas tecnologías. "Segunda piel". Pero esta tecnología es, de hecho, solo uno de los elementos de los cambios más revolucionarios en la forma moderna. Estamos hablando de tejido a base de nanotubos de carbono.
Ancho: menos de nanómetros 5
El carbono es uno de los "materiales de construcción" más populares y conocidos en química. En particular, la química orgánica se basa en gran medida en el uso de este elemento particular de la tabla periódica.
Sin embargo, es precisamente por su capacidad para realizar las funciones de las tuberías, escribe Ann M. Stark, del Laboratorio Nacional de Livermore. Lawrence (Universidad de Berkeley, EE. UU.), Los investigadores están desarrollando tejidos con membranas, que incluyen nanotubos de carbono.
- dice Stark: sus palabras son citadas por news.com.ua.
Además, las compañías tecnológicas especializadas en seguridad aeroespacial y global (como Northrop Grumman) están financiando activamente la investigación en esta área junto con laboratorios académicos y gubernamentales.
El uso de nanotubos de carbono no se limita a la tecnología de "segunda piel"; Los desarrolladores ven su uso generalizado en otras innovaciones, incluida la electrónica flexible, la producción de componentes aeroespaciales avanzados e incluso el desarrollo potencial de ascensores espaciales.
El carbono ha atraído a los científicos durante mucho tiempo
El potencial de carbono ha atraído a los científicos durante mucho tiempo; lograron obtener sus primeros nanotubos reales en 1991. Construidos a partir de átomos de carbono unidos, utilizando tecnologías apropiadas, los tubos pueden servir como material principal, cuyos poros son solo varias veces más grandes que el diámetro de los átomos individuales.
Incluso los virus son demasiado voluminosos para penetrar dicho tejido. Al mismo tiempo, el aire y el vapor de agua pasan tan libremente que la tela "respira" mejor que las telas comerciales populares como Gore-Tex.
Al mismo tiempo, los agentes químicos son más compactos y pueden deslizarse incluso a través de un nanotubo. La solución es hacer que los nanotubos sean inteligentes proporcionándoles grupos funcionales de moléculas que actuarán como guardianes para bloquear la amenaza. Según el líder del equipo de Livermore Quang, Jen Wu, la tela "se verá como una segunda piel inteligente que responde al medio ambiente ".: de ahí el nombre mencionado anteriormente.
- enfatiza Jen Wu.
Material similar fue desarrollado por la Oficina de Ciencia y Tecnología de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de los Estados Unidos. El Pentágono anunció la posible aparición de un nuevo tejido inteligente en diciembre 2016: el portal Forces Network publicó información al respecto.
El uso de nanotubos también ofrece otras perspectivas interesantes. En particular, el equipo de un soldado del futuro sugiere que se integrarán elementos inteligentes flexibles en el formulario, diagnosticando el estado de salud del soldado en tiempo real. Además, los científicos están buscando formas de facilitar sistemas de combate prometedores integrando sus elementos en uniformes. En particular, están interesados en la oportunidad de deshacerse de los cables y proporcionar transferencia de datos de alta velocidad y fuente de alimentación para la electrónica. Los tubos de nanocarbono son los más adecuados para el desarrollo de procesadores flexibles. Sin embargo, no solo en ellos se centra el interés de los investigadores.
John Ho, profesor asociado del Instituto de Innovación y Tecnología en Salud de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y NUS Engineering, dijo Futuridad sobre cómo su equipo logró crear tejido inteligente que se puede utilizar como conductor de señal para varios dispositivos portátiles al mismo tiempo. El artículo fue publicado en 29 este julio.
Actualmente, la mayoría de los dispositivos usan Bluetooth y Wi-Fi para las comunicaciones inalámbricas. Sin embargo, estas tecnologías descargan rápidamente la electrónica, lo que es inaceptable para los soldados en combate. El ejército de los Estados Unidos estima que el costo de los cargadores de baterías, como municiones, puede exceder el costo de municiones para armas pequeñas, ya que las misiones prefieren reemplazar las baterías con baterías completamente nuevas en las misiones.
Metamateriales
Para crear un nuevo tejido de alta tecnología en Singapur, se utilizaron los llamados metamateriales. Artificialmente creados y con un índice de refracción negativo, tienen propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y de otro tipo únicas.
Los metamateriales son capaces de crear los llamados Las "ondas de superficie" que pueden proporcionar transmisión de datos con 1000 multiplican por menos la potencia que los protocolos modernos. Además, la transmisión de dicha señal es menos vulnerable a la piratería (la información "viaja" en 10 cm del cuerpo) en Bluetooth y Wi-Fi puede "volar" a una distancia de varias decenas de metros.
Las prendas "inteligentes" creadas son muy duraderas. Se puede plegar y doblar con una pérdida mínima en la intensidad de la señal, y las bandas conductoras incluso se pueden cortar o rasgar sin restringir las capacidades inalámbricas. Las prendas también se pueden lavar, secar y planchar como la ropa normal.
Tal forma inteligente se puede usar de manera efectiva para monitorear la salud y la salud de un luchador, reducir el nivel de sonido en los auriculares, imprimir mensajes. Ya se ha registrado una patente y se ha creado una muestra de tejido.
Lo más interesante es que esta tecnología se puede usar junto con muestras uniformes existentes. Se usa un láser para cortar y coser. Y el material conductor en sí, cuyas tiras están unidas desde el interior al uniforme por medio de pegamento de tela, es barato. Cuesta unos pocos dólares por metro lineal y se puede suministrar en rollos para su uso en la producción industrial.
El carbono mencionado anteriormente tiene otra forma conocida: grafeno. Si los nanotubos tienen la forma de un marco, entonces el grafeno es plano. Se compone de átomos de carbono que forman una red. Para su apertura, los graduados de las universidades rusas Andrei Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel. Utilizando grafeno, los científicos de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, han podido desarrollar una solución rentable y escalable método para la fabricación rápida de textilesen el que se integran los dispositivos de almacenamiento de energía.
La próxima generación de tejidos impermeables inteligentes se imprimirá con láser y se fabricará en minutos. Este es el futuro que representan los investigadores detrás de las nuevas tecnologías para el desarrollo de textiles electrónicos. Ya en la etapa experimental, en tres minutos el método le permite crear una muestra de tejido intelectual que mide 10x10 cm. El tejido es impermeable, se estira y se integra fácilmente con las tecnologías de almacenamiento de energía.
Láser en lugar de costurera
La tecnología permite utilizar la impresión láser para aplicar supercondensadores de grafeno directamente a los textiles. Son baterías potentes y duraderas que se pueden combinar fácilmente con energía solar u otras fuentes de energía. En el futuro, el método permite crear rápidamente textiles inteligentes en rollos.
El Dr. Litti Tekkakara, investigador de la RMIT School of Science, enfatiza que los textiles inteligentes con sensores integrados, tecnología inalámbrica o monitoreo de la salud requieren soluciones energéticas potentes y confiables.
- comentó sobre la situación de la revista Tekkakara Science Daily a finales de agosto de este año.
Al resolver las tareas asociadas con el almacenamiento de energía en textiles electrónicos, esperamos crear una nueva generación de tecnología portátil y uniformes de alta tecnología.
Por el momento, con la ayuda de la investigación, se demostró que este material mostró resistencia a varias temperaturas y lavados, sus propiedades permanecen estables.
El concepto ha sido discutido públicamente desde el comienzo de los 2000
Los ensayos de la forma "inteligente" comenzaron hace mucho tiempo. El concepto para su uso fue publicado en 2005, y en abril 2012, la compañía británica Intelligent Textiles de Surrey mostró una forma prometedora en un evento organizado por el Centro para Empresas de Defensa (CDE). La compañía ha patentado una serie de técnicas para tejer telas conductoras complejas. La tela electrónica puede proporcionar uniformes con una sola fuente central de energía y transmisión, eliminando la mayoría de los cables y alambres voluminosos.
El sistema le permite transferir datos y electricidad incluso si la tela está dañada; esta es su diferencia con las tecnologías que usan cables.
Asha Thompson, directora de Intelligent Textiles, dijo en una entrevista con BBC News.
Luego, la compañía recibió alrededor de 240 000 libras para el mayor desarrollo de la tecnología. La compañía también desarrolló un teclado de tela para usar con una computadora portátil, que se planeó integrar con el uniforme.
El mercado global de telas inteligentes está creciendo
En el informe Mercado de la investigación futura, dando un pronóstico para este sector del mercado antes de 2023, se observa que para el momento indicado el mercado mundial de telas inteligentes para uso militar superará la marca de 1,7 mil millones de dólares.
Según los analistas, Estados Unidos trabaja más en esta dirección, pero países asiáticos como India y China están listos para invertir fondos considerables en este sector.
Rusia se está desarrollando
Rusia tampoco está lista para quedarse a un lado. El canal de televisión Star informa sobre el uso de telas inteligentes en el conjunto de equipos prometedores del "soldado del futuro" ruso Ratnik-2. En particular, se utiliza en el molde tejido de aramida impregnado con una composición especial de Kamenskvolokno JSC. Sobre esto en su material sobre el nuevo equipo dijo Canal de televisión "Star".
Rostec introdujo el material camaleón en el año 2018, y una versión revisada en el año 2019. Esta tela es capaz de imitar el paisaje: este material cubría el casco del "Guerrero". Para el camuflaje efectivo de un luchador o equipo, unos pocos vatios de electricidad son suficientes para el material. Responsable del desarrollo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Investigación "Technomash".
Para el Ártico, la Advanced Research Foundation (FPI) ha desarrollado un material especial que puede acumular calor durante el esfuerzo físico y luego liberarlo. Este tejido es capaz de superar los materiales extraños existentes en 3-5 veces en términos de energía almacenada. Esto fue anunciado por el director del fondo Andrei Grigoryev en un comentario de TASS 9 en julio 2019. El tejido se creó utilizando la tecnología de producción de fibras ultrafinas mediante electrohilado.
Además, los científicos rusos lograron desarrollar materiales inteligentes similares a los descritos al principio del artículo: permiten el paso del aire y el vapor de agua, pero retienen las partículas de aerosol. El FPI dijo que el trabajo en el tejido se está llevando a cabo conjuntamente con la Universidad Estatal de Saratov.
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