La nanotecnología al servicio de los militares.
Actualmente, la mayoría de los expertos están de acuerdo en que la nanotecnología determinará el aspecto de todo el siglo XXI. Sin embargo, este concepto aún no es familiar para la mayoría de nosotros. Desde la mitad de los 1990-s, se ha utilizado principalmente para denotar varios tipos de manipulaciones en los niveles molecular y atómico. Ya hoy es obvio que el desarrollo de esta área requerirá la introducción de cambios radicales en las actividades para garantizar la seguridad nacional de los estados y conllevará cambios radicales en el arte de la guerra y los asuntos militares.
La nanotecnología es el campo interdisciplinario de la ciencia y tecnología aplicadas y fundamentales, que trata de un conjunto de fundamentación teórica, así como de investigación práctica, síntesis y análisis, métodos de producción y el uso de productos con estructuras atómicas dadas mediante la manipulación controlada de moléculas individuales y átomos. Cabe señalar que hoy en día no existe una norma única en el mundo que describa qué son los nanoproductos y las nanotecnologías.
Según el "Concepto para el desarrollo del trabajo de nanotecnología en la Federación Rusa para el período hasta 2010", la nanotecnología se entendió como un conjunto de técnicas y métodos que brindaban la oportunidad de modificar y crear objetos de manera controlada, incluidos los componentes con dimensiones más pequeñas que 100 nm, al menos en una dimensión. las cuales, como resultado, han adquirido cualidades fundamentalmente nuevas que permiten su integración en sistemas completamente funcionales a mayor escala. Al mismo tiempo, el aspecto práctico de la nanotecnología incluye la fabricación de diversos dispositivos y sus componentes, que son necesarios para el procesamiento y la manipulación de moléculas, átomos y nanopartículas.
Debe entenderse que el desarrollo de esta industria afectará a todos los bandos de las fuerzas armadas, desde armas pequeñas armas Y equipamiento para sistemas militares complejos y naves espaciales. En primer lugar, las nanotecnologías encontrarán su aplicación en los tipos de equipos militares y armas ya existentes, lo que aumentará significativamente sus características y propiedades funcionales. Las nanotecnologías permitirán la creación de nuevos semiconductores y ópticas, materiales estructurales únicos, sensores en miniatura para detectar componentes de armas biológicas y sustancias químicas, así como computadoras que superarán los análogos existentes en varios órdenes de magnitud. Además, será muy importante para las fuerzas armadas reducir el peso y el costo de los dispositivos e instrumentos fabricados con nanotecnología y reducir el consumo de energía de dichos dispositivos.
Estudios americanos
En 2002, el ejército de EE. UU. Decidió unir fuerzas con el Instituto de Tecnología de Massachusetts. El resultado de esta asociación es el Instituto de Tecnología de Soldados (ISN), que opera en áreas estratégicas de 5 (SRA). Así, SRA 1 cubre materiales ligeros nanoestructurados y fibras; SRA 2 está estudiando nanotecnología para proteger a los soldados; SRA 3 está trabajando en una defensa balística explosiva; SRA 4 se enfoca en el estudio de detectores ultra sensibles, advirtiendo sobre la contaminación del área; SRA 5 se ocupa de la integración del sistema.
En el marco de SRA 1, el Instituto de Tecnologías de Soldados está interesado en varios tipos de nano-recubrimientos, nanoestructuras núcleo-cáscara y núcleo-cáscara, nanotubos de carbono, telas, fibras, membranas y estructuras en capas. El objetivo principal del trabajo es obtener recubrimientos que puedan proteger eficazmente a un luchador de armas biológicas o químicas. La funcionalización de las superficies de materiales tejidos con el uso de capas de nanómetro de espesor prácticamente no agrega peso a la ropa, pero al mismo tiempo aumenta la posibilidad de tomar acciones controladas en relación con estas o aquellas amenazas específicas.
Como parte de SRA 2, se están realizando investigaciones para mejorar la atención médica y combatir el manejo de daños en condiciones de campo. Esto incluye nanomateriales y dispositivos que pueden activarse en el lugar de la lesión, y posteriormente eliminarse con la ayuda de personal médico calificado, soldados comunes o incluso trabajar de forma totalmente automática utilizando dispositivos duplicados. Los ejemplos de este tipo de investigación incluyen activadores de polímeros que crean rigidez según la demanda y se pueden usar para coser heridas o evitar movimientos no deseados cuando se daña el cuello o la cabeza.
En el marco del proyecto SRA 3, se están llevando a cabo investigaciones que se relacionan con la protección de los combatientes contra amenazas balísticas y explosiones. Combinando la producción de polímeros, la tecnología de la química sintética, las formas calculadas de informar la estructura molecular de los científicos de ISN esperan crear una nueva generación de materiales suaves y ligeros que potencialmente tengan características de absorción de energía significativamente mayores. Estos materiales consistirán en cadenas de polímero rígidas con grupos colgantes especiales en ubicaciones estratégicas especiales a lo largo del eje del polímero, lo que les dará cierta similitud con hilos paralelos de "alambre de púas" molecular. La combinación de la posible influencia mutua de los grupos de suspensión y la rigidez de la cadena hace posible contar con la absorción de energía mecánica sin dañar la estructura general, incluso con una deformación sustancial simultánea.
También en el marco de esta dirección, se está trabajando para estudiar los materiales nanoestructurados, así como las aleaciones metálicas con baja densidad. El concepto es que estos materiales se pueden coser en conjuntos flexibles y ligeros, por ejemplo, en estructuras en forma de redes tejidas o paquetes, que podrían servir como una protección cómoda y eficaz para el cuerpo.
Los investigadores de SRA 4 están buscando métodos que puedan mejorar la detección de sustancias y medios peligrosos para proteger a los combatientes contra ellos. En particular, en el marco de este tema, se están estudiando los recubrimientos de polímeros a nanoescala, que permiten brindar funciones de protección específicas. En particular, se estudia la capacidad de las capas nanométricas para controlar las propiedades de la superficie, lo que permitiría, por ejemplo, repeler o atraer agua, debilitando el nivel de amenaza biológica o química. En el marco de estos estudios, se están estudiando la reconfiguración y la aplicación de nano-recubrimientos funcionales, que podrían integrarse en biosensores portátiles, que se utilizan para detectar varios tipos de sustancias tóxicas.
Otra área de datos de investigación es el trabajo sobre detectores químicos a escala nanométrica ultra sensibles. Este campo de trabajo se centra en la descripción y el reconocimiento de sustancias con ciertas características químicas. Esto incluye la manipulación de elementos de materiales a nanoescala para lograr propiedades específicas: multifuncionalidad, consumo de energía reducido, resolución espacial, facilidad de uso o una combinación de todas las cualidades enumeradas.
La quinta área de investigación del Instituto ISN es el desarrollo y uso de dispositivos y materiales a nanoescala, así como la comprensión de sus características dentro de los sistemas integrados. Los científicos están trabajando para crear sistemas basados en el tejido que no sean de radiofrecuencia, así como tratar de integrar sistemas de comunicación láser y comunicaciones en el uniforme. Las preguntas clave incluyen las características de las fibras ópticas de múltiples materiales, con respecto a su sensibilidad, tiempo de reacción y control de ruido. Junto con esto, se está trabajando para incorporar fibras en los materiales de la tela junto con el software y el hardware que son necesarios para conectarlos al sistema de adquisición de datos.
El desarrollo de la nanotecnología en Rusia.
En Rusia, se planeó gastar alrededor de 2015 mil millones de rublos en el desarrollo de la nanotecnología antes de 200. Una corporación estatal separada, Rosnano, fue creada para supervisar esta actividad. Entre los proyectos más prometedores, Rosnano destacó la optoelectrónica, los aceros especiales, la energía de hidrógeno y los nuevos equipos de diagnóstico médico. Para garantizar los intereses de la seguridad nacional, los ingenieros y científicos rusos desarrollarán nanotecnologías de doble propósito. Por ejemplo, la aplicación exitosa del llamado "polvo inteligente" solo será posible con el desarrollo de la micro y nanoelectrónica moderna. En este caso, sin embargo, inevitablemente habrá una serie de problemas. Cómo, por ejemplo, gestionar una gran cantidad de "guerreros" de micras.
Cabe señalar que la idea de "polvo inteligente" fue tomada de la historia de Stanislav Lemma "The Invincible", que se basa en el uso de microrobots. Uno de estos microrobots es prácticamente incapaz de cualquier cosa, pero si mil dispositivos de este tipo se ensamblan en un solo lugar, podrán organizar un grupo de ataque que actuará de acuerdo con las instrucciones de la persona. Según el ejército de los EE. UU., Tal grupo puede ser utilizado para destruir equipo militar. Por ejemplo, si una nube de microrobots que contienen cargas explosivas envolverá un vehículo blindado y explotará, o penetrará en el motor o el sistema de combustible. A medida que la tecnología avanza, un microrobot X-NUMX o X-NUMX se puede poner fuera de acción, pero aún está muy lejos de hacer realidad estas fantasías.
La solución del problema de controlar tales microrobots fue resuelta por científicos del Instituto de Investigación de Sistemas de Computación Multiprocesador que operan en el Instituto de Ingeniería de Radio del Estado de Taganrog. Creen que cada microrobot debería poder coordinar su comportamiento con los colegas y tomar decisiones independientes. Como resultado, desarrollaron un modelo matemático de control inteligente de polvo. La simulación por computadora de este modelo ha demostrado que es bastante eficaz, y el algoritmo para implementar las ideas incorporadas es bastante simple y fácil de implementar.
Hay en Rusia y otros diseños únicos. Entonces, según A. Ignatiev, director general de OJSC NII-Tantal, se crearon sistemas heteromagnéticos en su departamento de diseño que están listos para la producción de alto volumen. Entre ellos se encuentra un microprocesador en un cristal de tamaño 5х5 cuadrado. mm Sobre la base de este elemento, puede crear una variedad de estructuras que no tienen análogos en el mundo. Por ejemplo, sistemas de guerra electrónica, focalización de alta precisión, antiterrorismo, sistemas de seguridad de la información y mucho más. Estos sistemas son capaces de soportar sobrecargas en miles de g de 10-40, simplemente no tienen nada que colapsar. Tienen memoria y tamaño muy pequeño, capaces de soportar la irradiación de neutrones.
Cada vez se utilizan más nanotecnologías en la producción moderna. Entonces en la planta civil de los Urales aviación Las palas de los helicópteros se tratan con nanometall especial, que extiende su vida útil en 5 veces. Las nanotecnologías en polvo se desarrollaron en el Instituto de Electrofísica de la Rama Ural de la Academia de Ciencias de Rusia, que permiten generar electricidad a partir de cualquier tipo de combustible fósil con una eficiencia muy alta del 60-70%, que es 2 veces mejor que los indicadores existentes. Se supone que el uso de la nanotecnología puede tener un efecto mucho mayor que todos los proyectos espaciales y nucleares de la URSS combinados.
Fuentes de información:
-http: //www.army-guide.com/eng/article/article_2322.html
-http: //army-news.ru/2011/07/nanovojna-masshtab-ugrozy/
-http: //plansheta.net/nano/work_milt.html
-http: //www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/obzor-nanotekhnologii-v-voennom-dele
-http: //ru.wikipedia.org
La nanotecnología es el campo interdisciplinario de la ciencia y tecnología aplicadas y fundamentales, que trata de un conjunto de fundamentación teórica, así como de investigación práctica, síntesis y análisis, métodos de producción y el uso de productos con estructuras atómicas dadas mediante la manipulación controlada de moléculas individuales y átomos. Cabe señalar que hoy en día no existe una norma única en el mundo que describa qué son los nanoproductos y las nanotecnologías.
Según el "Concepto para el desarrollo del trabajo de nanotecnología en la Federación Rusa para el período hasta 2010", la nanotecnología se entendió como un conjunto de técnicas y métodos que brindaban la oportunidad de modificar y crear objetos de manera controlada, incluidos los componentes con dimensiones más pequeñas que 100 nm, al menos en una dimensión. las cuales, como resultado, han adquirido cualidades fundamentalmente nuevas que permiten su integración en sistemas completamente funcionales a mayor escala. Al mismo tiempo, el aspecto práctico de la nanotecnología incluye la fabricación de diversos dispositivos y sus componentes, que son necesarios para el procesamiento y la manipulación de moléculas, átomos y nanopartículas.
Debe entenderse que el desarrollo de esta industria afectará a todos los bandos de las fuerzas armadas, desde armas pequeñas armas Y equipamiento para sistemas militares complejos y naves espaciales. En primer lugar, las nanotecnologías encontrarán su aplicación en los tipos de equipos militares y armas ya existentes, lo que aumentará significativamente sus características y propiedades funcionales. Las nanotecnologías permitirán la creación de nuevos semiconductores y ópticas, materiales estructurales únicos, sensores en miniatura para detectar componentes de armas biológicas y sustancias químicas, así como computadoras que superarán los análogos existentes en varios órdenes de magnitud. Además, será muy importante para las fuerzas armadas reducir el peso y el costo de los dispositivos e instrumentos fabricados con nanotecnología y reducir el consumo de energía de dichos dispositivos.
Estudios americanos
En 2002, el ejército de EE. UU. Decidió unir fuerzas con el Instituto de Tecnología de Massachusetts. El resultado de esta asociación es el Instituto de Tecnología de Soldados (ISN), que opera en áreas estratégicas de 5 (SRA). Así, SRA 1 cubre materiales ligeros nanoestructurados y fibras; SRA 2 está estudiando nanotecnología para proteger a los soldados; SRA 3 está trabajando en una defensa balística explosiva; SRA 4 se enfoca en el estudio de detectores ultra sensibles, advirtiendo sobre la contaminación del área; SRA 5 se ocupa de la integración del sistema.
En el marco de SRA 1, el Instituto de Tecnologías de Soldados está interesado en varios tipos de nano-recubrimientos, nanoestructuras núcleo-cáscara y núcleo-cáscara, nanotubos de carbono, telas, fibras, membranas y estructuras en capas. El objetivo principal del trabajo es obtener recubrimientos que puedan proteger eficazmente a un luchador de armas biológicas o químicas. La funcionalización de las superficies de materiales tejidos con el uso de capas de nanómetro de espesor prácticamente no agrega peso a la ropa, pero al mismo tiempo aumenta la posibilidad de tomar acciones controladas en relación con estas o aquellas amenazas específicas.
Como parte de SRA 2, se están realizando investigaciones para mejorar la atención médica y combatir el manejo de daños en condiciones de campo. Esto incluye nanomateriales y dispositivos que pueden activarse en el lugar de la lesión, y posteriormente eliminarse con la ayuda de personal médico calificado, soldados comunes o incluso trabajar de forma totalmente automática utilizando dispositivos duplicados. Los ejemplos de este tipo de investigación incluyen activadores de polímeros que crean rigidez según la demanda y se pueden usar para coser heridas o evitar movimientos no deseados cuando se daña el cuello o la cabeza.
En el marco del proyecto SRA 3, se están llevando a cabo investigaciones que se relacionan con la protección de los combatientes contra amenazas balísticas y explosiones. Combinando la producción de polímeros, la tecnología de la química sintética, las formas calculadas de informar la estructura molecular de los científicos de ISN esperan crear una nueva generación de materiales suaves y ligeros que potencialmente tengan características de absorción de energía significativamente mayores. Estos materiales consistirán en cadenas de polímero rígidas con grupos colgantes especiales en ubicaciones estratégicas especiales a lo largo del eje del polímero, lo que les dará cierta similitud con hilos paralelos de "alambre de púas" molecular. La combinación de la posible influencia mutua de los grupos de suspensión y la rigidez de la cadena hace posible contar con la absorción de energía mecánica sin dañar la estructura general, incluso con una deformación sustancial simultánea.
También en el marco de esta dirección, se está trabajando para estudiar los materiales nanoestructurados, así como las aleaciones metálicas con baja densidad. El concepto es que estos materiales se pueden coser en conjuntos flexibles y ligeros, por ejemplo, en estructuras en forma de redes tejidas o paquetes, que podrían servir como una protección cómoda y eficaz para el cuerpo.
Los investigadores de SRA 4 están buscando métodos que puedan mejorar la detección de sustancias y medios peligrosos para proteger a los combatientes contra ellos. En particular, en el marco de este tema, se están estudiando los recubrimientos de polímeros a nanoescala, que permiten brindar funciones de protección específicas. En particular, se estudia la capacidad de las capas nanométricas para controlar las propiedades de la superficie, lo que permitiría, por ejemplo, repeler o atraer agua, debilitando el nivel de amenaza biológica o química. En el marco de estos estudios, se están estudiando la reconfiguración y la aplicación de nano-recubrimientos funcionales, que podrían integrarse en biosensores portátiles, que se utilizan para detectar varios tipos de sustancias tóxicas.
Otra área de datos de investigación es el trabajo sobre detectores químicos a escala nanométrica ultra sensibles. Este campo de trabajo se centra en la descripción y el reconocimiento de sustancias con ciertas características químicas. Esto incluye la manipulación de elementos de materiales a nanoescala para lograr propiedades específicas: multifuncionalidad, consumo de energía reducido, resolución espacial, facilidad de uso o una combinación de todas las cualidades enumeradas.
La quinta área de investigación del Instituto ISN es el desarrollo y uso de dispositivos y materiales a nanoescala, así como la comprensión de sus características dentro de los sistemas integrados. Los científicos están trabajando para crear sistemas basados en el tejido que no sean de radiofrecuencia, así como tratar de integrar sistemas de comunicación láser y comunicaciones en el uniforme. Las preguntas clave incluyen las características de las fibras ópticas de múltiples materiales, con respecto a su sensibilidad, tiempo de reacción y control de ruido. Junto con esto, se está trabajando para incorporar fibras en los materiales de la tela junto con el software y el hardware que son necesarios para conectarlos al sistema de adquisición de datos.
El desarrollo de la nanotecnología en Rusia.
En Rusia, se planeó gastar alrededor de 2015 mil millones de rublos en el desarrollo de la nanotecnología antes de 200. Una corporación estatal separada, Rosnano, fue creada para supervisar esta actividad. Entre los proyectos más prometedores, Rosnano destacó la optoelectrónica, los aceros especiales, la energía de hidrógeno y los nuevos equipos de diagnóstico médico. Para garantizar los intereses de la seguridad nacional, los ingenieros y científicos rusos desarrollarán nanotecnologías de doble propósito. Por ejemplo, la aplicación exitosa del llamado "polvo inteligente" solo será posible con el desarrollo de la micro y nanoelectrónica moderna. En este caso, sin embargo, inevitablemente habrá una serie de problemas. Cómo, por ejemplo, gestionar una gran cantidad de "guerreros" de micras.
Cabe señalar que la idea de "polvo inteligente" fue tomada de la historia de Stanislav Lemma "The Invincible", que se basa en el uso de microrobots. Uno de estos microrobots es prácticamente incapaz de cualquier cosa, pero si mil dispositivos de este tipo se ensamblan en un solo lugar, podrán organizar un grupo de ataque que actuará de acuerdo con las instrucciones de la persona. Según el ejército de los EE. UU., Tal grupo puede ser utilizado para destruir equipo militar. Por ejemplo, si una nube de microrobots que contienen cargas explosivas envolverá un vehículo blindado y explotará, o penetrará en el motor o el sistema de combustible. A medida que la tecnología avanza, un microrobot X-NUMX o X-NUMX se puede poner fuera de acción, pero aún está muy lejos de hacer realidad estas fantasías.
La solución del problema de controlar tales microrobots fue resuelta por científicos del Instituto de Investigación de Sistemas de Computación Multiprocesador que operan en el Instituto de Ingeniería de Radio del Estado de Taganrog. Creen que cada microrobot debería poder coordinar su comportamiento con los colegas y tomar decisiones independientes. Como resultado, desarrollaron un modelo matemático de control inteligente de polvo. La simulación por computadora de este modelo ha demostrado que es bastante eficaz, y el algoritmo para implementar las ideas incorporadas es bastante simple y fácil de implementar.
Hay en Rusia y otros diseños únicos. Entonces, según A. Ignatiev, director general de OJSC NII-Tantal, se crearon sistemas heteromagnéticos en su departamento de diseño que están listos para la producción de alto volumen. Entre ellos se encuentra un microprocesador en un cristal de tamaño 5х5 cuadrado. mm Sobre la base de este elemento, puede crear una variedad de estructuras que no tienen análogos en el mundo. Por ejemplo, sistemas de guerra electrónica, focalización de alta precisión, antiterrorismo, sistemas de seguridad de la información y mucho más. Estos sistemas son capaces de soportar sobrecargas en miles de g de 10-40, simplemente no tienen nada que colapsar. Tienen memoria y tamaño muy pequeño, capaces de soportar la irradiación de neutrones.
Cada vez se utilizan más nanotecnologías en la producción moderna. Entonces en la planta civil de los Urales aviación Las palas de los helicópteros se tratan con nanometall especial, que extiende su vida útil en 5 veces. Las nanotecnologías en polvo se desarrollaron en el Instituto de Electrofísica de la Rama Ural de la Academia de Ciencias de Rusia, que permiten generar electricidad a partir de cualquier tipo de combustible fósil con una eficiencia muy alta del 60-70%, que es 2 veces mejor que los indicadores existentes. Se supone que el uso de la nanotecnología puede tener un efecto mucho mayor que todos los proyectos espaciales y nucleares de la URSS combinados.
Fuentes de información:
-http: //www.army-guide.com/eng/article/article_2322.html
-http: //army-news.ru/2011/07/nanovojna-masshtab-ugrozy/
-http: //plansheta.net/nano/work_milt.html
-http: //www.nanonewsnet.ru/blog/nikst/obzor-nanotekhnologii-v-voennom-dele
-http: //ru.wikipedia.org
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