Armadura del presente y futuro.
Desde 2005, Red Star ha hablado repetidamente sobre equipos de protección personal únicos creados por especialistas del Centro de Materiales de Alta Resistencia Arkomok del Instituto Central de Investigaciones de Ingeniería Especializada: cascos y armaduras corporales de armadura de tela discreta y cerámica orgánica aceptadas por el Ministerio de Defensa y el FSB Rusia, en trajes de corte y camuflaje (este último tiene protección óptico-visual y de radar) ... Los científicos y diseñadores de este equipo de investigación y producción logran retener para obtener una posición de liderazgo en su campo de actividad debido a la creación de materiales especiales con increíbles propiedades protectoras. ¿Comenzará el Centro Armocom a utilizar nanotecnologías, que hoy, como se dice, son ampliamente conocidas en la fabricación de equipos de protección personal? ¿Es posible usarlos efectivamente en esta área? Estas y otras preguntas del corresponsal de Krasnaya Zvezda son respondidas por el director general del Centro Arkomok para Materiales de Alta Resistencia, el ganador del Premio Estatal de la URSS y el Premio del Gobierno de RF, profesor Evgeny KHARCHENKO.
- Yevgeny Fyodorovich, para empezar, ayuda a determinar los conceptos. ¿De qué se han hablado mucho sobre los nanomateriales y las nanotecnologías últimamente?
- Por lo general, las nano-sustancias implican partículas pequeñas, cuyo tamaño es más pequeño que el micrón 0,1 (el micrón es el milímetro 0,001), es decir, no excede los nanómetros 100. En la representación más simple, es un polvo finamente molido. Por ejemplo, muchas pinturas son nano-sustancias, ya que los pigmentos en ellas se trituran a tamaños muy pequeños. Sin embargo, las nanopartículas más comunes que crecen específicamente en un ambiente gaseoso son los nanotubos de carbono. Recibieron este nombre porque estas pequeñas partículas son varias veces más largas que el diámetro. Aunque en forma pueden ser fibras.
Los nanotubos de carbono del mundo son ampliamente utilizados, hay suficiente información sobre esto ...
- ¿Ha intentado usar productos no químicos para la fabricación de equipos de protección personal?
- La base de todo el equipo de armadura corporal es la fibra de aramida. Su diámetro es de unos 12 micras, que es 1 / 6 del diámetro de un cabello humano. Debido al pequeño diámetro y la estructura especial de sus moléculas, tiene una gran resistencia y ligereza. Hoy en día, la fibra de aramida convencional con una sección 1 de mm2 puede soportar la carga de 500 kg.
- ¿Te refieres al estrés longitudinal?
- si En la dirección transversal, esta fibra no sujeta la carga de tracción, así como en la dirección longitudinal, y si está atada en un nudo, la resistencia se reducirá a la mitad. Sin embargo, contendrá un cuarto de tonelada, lo que, verás, también es mucho.
Los hilos están hechos de estas fibras, los tejidos están hechos de hilos, los cascos y la armadura están hechos de tejidos.
- ¿Es solo tecnología rusa o equipos de protección personal de la misma manera en el extranjero?
- No todos los países tienen esta tecnología. Pero donde hay esta tecnología, no es muy diferente de la nuestra. Es cierto que el producto final es diferente en sus características en todas partes ...
- ¿Se puede mejorar este producto mediante el uso de nanomateriales?
- En Mytishchi, en la "Empresa de Investigación y Producción de Textiles Resistentes al Calor", dirigida por Igor Vladimirovich Tikhonov y que produce fibras de aramida, hace varios años intentamos conectar los nanotubos de carbono con las fibras de aramida. La fibra es una colección de fibrillas muy pequeñas, o paquetes de macromoléculas. No hay enlaces químicos entre las fibrillas, porque todas las cadenas moleculares corren a lo largo del eje de la fibra, por lo tanto, no tiene una gran fuerza transversal. Entonces, en la etapa de hilado de la fibra, intentamos introducir nanopartículas en ellas, asumiendo que estas partículas, como si sostuvieran las fibrillas longitudinales juntas con ladrillos, mejorarían las propiedades de las fibras, asegurando la resistencia transversal. La bala golpea a través de las fibras.
- ¿Se confirmó la hipótesis?
"Como resultado, en las muestras obtuvimos un aumento de 20 en porcentaje de resistencia y aproximadamente un cuarto de aumento en el módulo de elasticidad, es decir, la rigidez que no permite que la fibra se estire (la capacidad de la fibra para estirar, pero resistir una gran carga, se llama fuerza. - Auto.) . Por lo tanto, hemos visto el punto principal: hay grandes oportunidades en esta dirección, pero es extremadamente complejo tecnológicamente. Después de todo, es necesario, con la mayor claridad, elegir los tamaños de los nanoaditivos, su concentración muy precisa, la etapa de introducción en la fibra en el proceso de su formación ...
En este punto de vista, en términos prácticos, suspendimos el caso y reservamos los resultados obtenidos, ahora presentamos claramente la existencia de tal método.
- ¿Cómo puede el uso de fibras de aramida reforzadas con nanopartículas afectar el rendimiento del equipo de protección personal?
- Cuanto más fuerte sea la celda unitaria del equipo de protección, es decir, la fibra (y millones de fibras en un chaleco antibalas), mayores serán las posibilidades de obtener las mejores propiedades protectoras. La armadura corporal se puede hacer más delgada y liviana mientras se mantiene la misma clase de protección. O bien, manteniendo el peso y el tamaño, aumentar el nivel de protección.
"¿Por qué dejaste de lado los resultados de tu investigación?"
- Como ya he dicho, para crear materiales avanzados sobre su base es muy difícil tecnológicamente. Esto requiere un gran esfuerzo y dinero. La tecnología de producción en masa de nanofibras, cuyo diámetro es cientos de veces más pequeño que el de los polímeros de aramida, aún no está disponible. La tecnología existente, que se utiliza en la producción piloto, es muy costosa.
En general, en la ciencia aplicada sucede que es conveniente (o necesario) dejar algunas ideas innovadoras para más adelante. En cuanto a la investigación fundamental, nuestro centro Armokom todavía no es la Academia de Ciencias.
"Dado que usted y sus colegas han establecido que los nanomateriales son capaces de mejorar las propiedades protectoras de los chalecos antibalas y los cascos, ¿será apropiado posponer el uso de estos materiales para proteger las vidas de nuestros soldados y oficiales?" ¿Y si mañana es la guerra, si mañana es una caminata?
- ¡Hasta el día de hoy, más de la mitad del ejército usa cascos de acero del modelo 1968 del año! Todo cuesta dinero ... Recientemente comenzamos a suministrar masivamente cascos 6B7-1М desde los nuevos materiales al Ministerio de Defensa. Fueron creados por instrucciones de la Dirección General del Ministerio de Defensa de la Federación de Rusia cuando fueron dirigidos por los generales Nikolai Svertilov y el jefe del departamento Boris Ruchkin. Fabricamos estos cascos a partir de materiales compuestos de aramida. Si empezáramos a hacer que usen nanosubstancias, serían el doble de costosas, aunque al mismo tiempo, quizás, el porcentaje en 20 es más fácil.
Sin embargo, para esto, primero necesita refinar completamente la tecnología. Hasta ahora, solo hemos demostrado la posibilidad fundamental de mejorar las propiedades protectoras de la armadura de aramida mediante el uso de nano-sustancias. Se necesita investigación fundamental en esta área.
- Resulta que la locomotora de la producción doméstica de equipos de protección personal - ¿El centro de Arkomok ahora está obligado a detenerse?
- No, no nos quedamos quietos y continuamos mejorando el equipo de protección personal para nuestros combatientes. Hemos desarrollado un nuevo casco para equipar a un luchador de acuerdo con el programa "Guerrero" y un nuevo kit de protección para las tripulaciones de los vehículos de combate. En comparación con el casco 6B7-1M, este casco es más ligero en casi un tercio, pesa solo 1 kg. Tiene el mismo nivel de propiedades protectoras que su antecesor. Reducir la masa del casco sin pérdida en la clase de protección es muy importante para el soldado, ya que los equipos de visión nocturna, equipos de radiocomunicación, etc. deben colocarse en el casco.
Las pruebas preliminares del casco se han completado con éxito, las pruebas estatales ya están en marcha y espero que el ejército las reciba el próximo año como parte del equipo de Ratnik.
- Como yo lo entiendo, ¿logró reducir el peso del casco sin usar nanotecnología?
- Sí, en este caso utilizamos las posibilidades de la tecnología de fibra compuesta y las tecnologías constructivas de nuestra empresa para la fabricación de productos.
- ¿Es posible que posponga el tema de la nanotecnología en medios individuales de protección para el futuro, y en otros países tecnológicamente y tecnológicamente avanzados, por ejemplo en los Estados Unidos, invertirán grandes cantidades de dinero en esta dirección y, como resultado, Rusia no lo hará? sucedió en historiasDe nuevo hay que ponerse al día?- Esto es si los americanos hacen algo. Y si no? ¿Se puede imaginar a qué nivel, casi a nivel molecular (!), Es necesario mejorar el material, que ya tiene una estructura bastante perfecta. Por cierto, el estadounidense Kevlar sigue siendo significativamente inferior a nuestro "Ruslan". Las telas de fibras de aramida domésticas poseen características balísticas insuperables, esto se ha probado experimentalmente (lea más sobre esto en el artículo "Casco dorado para la reina de los campos", publicado en diciembre 7 Red Star 2011 del año. - Aut.). Entonces, mientras nuestros colegas en el extranjero están en el papel de ponerse al día en la producción de fibras de aramida balística. Y el uso de la nanotecnología para mejorarlos es el siguiente nivel, incluso más difícil.
- Evgeny Fedorovich, al comienzo de nuestra conversación, usted dio un ejemplo del uso de nanopartículas en pinturas ...
- Obviamente, el teñido de la tela del uniforme militar es de gran importancia en el campo de batalla. Un soldado siempre debe fusionarse con el terreno, por lo que cualquier traje blindado debe estar camuflado. En particular, un kit de protección para la tripulación de vehículos de combate, que desarrollamos y producimos para las Fuerzas Armadas. De hecho, en caso de un golpe tanque o la tripulación de IFV, si se deja con vida, abandona el automóvil, y es importante para él fusionarse inmediatamente con el medio ambiente.
También es obvio que este kit no debe quemarse. Y para hacerlo incombustible, utilizamos fibras de especial resistencia al fuego para la producción de la tela a partir de la cual se hacen los conjuntos. Pero el problema - estas fibras, esta tela no tomó el tinte. Es decir, después de pintar se desvaneció bajo el sol durante tres o cuatro días (en la foto de la derecha). Pero cuando comenzaron a aplicar nano-tintes, que penetran en la estructura de las fibras y se fijan allí, la coloración se estabilizó y no se quemó con el sol (en la foto de la izquierda). Al mismo tiempo, las propiedades ignífugas de la tela no disminuyeron.
- ¿Qué colores se pueden pintar uniformes nanokrakraski?
- En diferente. Por ejemplo, en blanco, que permite al luchador fusionarse con el terreno en invierno.
- ¿Existen otras áreas de aplicación de los nanomateriales en la producción de equipos de protección personal?
- los hay La armadura más efectiva hasta la fecha - cerámica compuesta. Consiste en una pantalla muy sólida hecha de cerámica (carburo de boro, carburo de silicio, óxido de aluminio) y un sustrato de aramido organoplástico. En la pantalla, comparable en dureza al diamante, una bala se rompe (en la imagen, lo que queda de la bala después de que se adentra en la armadura de cerámica). Estas piezas rotas tienen una energía cinética enorme, pero son absorbidas efectivamente por el sustrato de aramida.
El peso específico total de la armadura de cerámica compuesta es 2,5 g / cm2. Y la armadura de acero de la misma clase de protección es aproximadamente 8 g / cm2, es decir, más de tres veces más pesada. Es cierto que el acero tiene una capacidad de supervivencia un poco más alta, y la segunda bala, que golpea casi el mismo lugar en un chaleco antibalas de acero que la primera, puede no perforarlo. ¡Pero muéstrame el tirador que, desde un rifle de asalto en una batalla febril a una distancia de 100 y más de un metro, pondrá dos balas o todo el autómata estallará en un paquete de cigarrillos! En combate real con el uso del fusil de masas ya existente. armas es casi imposible Por lo tanto, la ventaja del equipo de protección personal hecho de armadura de cerámica compuesta en menos peso es indudable. De acuerdo, hay una diferencia: use un panel de cofre que pese 3,2 kg de acero o 1,7-kilogramo de cerámica compuesta.
- Estoy de acuerdo, especialmente porque en la batalla una de las principales condiciones para la supervivencia y el logro de la victoria es la maniobrabilidad de las fuerzas y los medios. Protegido por una armadura pesada, pero al mismo tiempo un soldado que apenas se mueve es un blanco conveniente para el enemigo.
- Y la armadura de cerámica compuesta, que protege contra todas las pistolas, incluidas las balas incendiarias perforantes de calibre 7,62 mm, al mismo tiempo, debido a su ligereza, permite mantener la maniobrabilidad. Sin embargo, hay un pequeño matiz: no es fácil hacer esta cerámica. Para obtener un material cerámico uniforme y duradero, se debe triturar con mucho cuidado, a nivel de nanoescala, en la etapa de producción. Luego se seca, se quema y gana una dureza increíble. Cuanto más pequeños sean los productos originales de esta cerámica, y en una representación simplificada esto es arcilla, aunque es especial, en el que se mezclan varios componentes, sus productos proporcionarán mejores propiedades de protección. Y producimos productos con este tipo de cerámica.
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