Una revolución en tecnología militar. Estas palabras se asocian principalmente con superarmas, tanques láser, software de nueva generación, inteligencia artificial. Sin embargo, en un futuro cercano, la industria militar está esperando un golpe de estado en el ámbito de un sustituto menos, pero no menos importante: en uniforme militar. Los ejércitos del mundo están en camino de introducir un uniforme militar completamente nuevo.
Se supone que la forma "inteligente" comenzará a aparecer en masa en los ejércitos de diferentes países en los próximos 7 a 10 años. Ahora, varios países se dedican al desarrollo de tejidos y prendas de alta tecnología basados en ellos.
Las telas condicionalmente "inteligentes" se pueden dividir en varios tipos:
1. Pasivo. En este caso, el material solo recopila y transmite información para acciones posteriores al usuario.
2. Activo. En este caso, el tejido HiTech no solo recibe información, sino que también reacciona, parte de los datos se transmite a una computadora personal, que da una señal para trabajar con la funcionalidad de acuerdo con un algoritmo dado.
3. Interactivo. Smart fabric no solo recopila información, sino que también reacciona y se adapta de acuerdo con los cambios externos. En particular, las armaduras corporales y las placas protectoras creadas con estas tecnologías podrán restaurar sus características de fuerza durante el combate. O el material del uniforme podría endurecerse, creando, por ejemplo, una tablilla para una extremidad rota.
Hay muchas demandas en las telas inteligentes
Se imponen varios requisitos serios a la forma prometedora de la nueva generación. Por ejemplo, por un lado, estará "respirando", pero por otro, está diseñado para proteger contra peligros como virus y armas químicas. ¿Cuáles son las razones de estos requisitos?
En primer lugar, los trajes de protección bioquímicos modernos son una forma extremadamente inconveniente para el campo de batalla. Son voluminosos y están sellados herméticamente. El cuerpo de un soldado suda profusamente debido a este último factor. El equipo relacionado tampoco es muy conveniente. Sobrecalentamiento, agotamiento … La efectividad de las tropas que operan con tales vestimentas se ve reducida por el cansancio de los soldados, su distracción ante los inconvenientes cotidianos.
La solución a este problema son los equipos de protección que "respiran": permiten el paso del aire y, en particular, la salida del vapor de agua. Como resultado, el sudor, el principal mecanismo de enfriamiento del cuerpo humano, puede evaporarse. Sin embargo, el mecanismo debe bloquear los agentes químicos y biológicos. Y aquí es donde entra en juego la llamada tecnología. "Segunda piel". Pero esta tecnología es en realidad solo un elemento de cambio más revolucionario en su forma moderna. Hablamos de un tejido a base de nanotubos de carbono.
Ancho: menos de 5 nanómetros
El carbono es uno de los "materiales de construcción" más buscados 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 funcionar como oleoductos, escribe Anne 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.
Los nanotubos son cinco mil veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano. Proporcionan canales a través de los cuales pueden pasar el aire y el vapor de agua, pero también bloquean los agentes biológicos.
- dice Stark: sus palabras son citadas por news.com.ua.
Además, las empresas de tecnología especializadas en seguridad aeroespacial y global (por ejemplo, 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, componentes aeroespaciales avanzados e incluso el desarrollo potencial de ascensores espaciales.
El carbono ha atraído a los científicos desde hace mucho tiempo
El potencial del carbono ha atraído a los científicos durante mucho tiempo; lograron obtener los primeros nanotubos reales en 1991. Construidos a partir de átomos de carbono enlazados, con el uso de tecnologías apropiadas, los tubos pueden servir como base para un material cuyos poros son solo varias veces más grandes que el diámetro de los átomos individuales.
Incluso los virus son demasiado voluminosos para penetrar en ese 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 e incluso pueden deslizarse a través de un nanotubo. La solución es hacer que los nanotubos sean inteligentes equipándolos con grupos funcionales de moléculas que actúan como guardianes para bloquear la amenaza. Según el líder del equipo de Livermore, Quang Jen Woo, la tela “: de ahí el nombre mencionado anteriormente.
Así, el tejido podrá bloquear agentes químicos como el gas mostaza, los gases nerviosos GD y VX, venenos como la enterotoxina estafilocócica y esporas biológicas como el ántrax.
- enfatiza Jen Woo.
La Oficina Conjunta de Ciencia y Tecnología de la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa de EE. UU. Desarrolló material similar. El Pentágono anunció la posible aparición de un nuevo tejido inteligente en diciembre de 2016: información al respecto fue publicada por el portal Forces Network.
El uso de nanotubos también ofrece otras perspectivas interesantes. En particular, el equipamiento del soldado del futuro implica que se integrarán elementos inteligentes flexibles en el uniforme, que diagnostican la salud del soldado en tiempo real. Además, los científicos están buscando formas de aligerar los sistemas de combate prometedores incorporando elementos en los uniformes. En particular, están interesados en la capacidad de deshacerse de los cables y proporcionar transmisión de datos de alta velocidad y alimentación a la electrónica. Los tubos de nanocarbono son la mejor opción para el desarrollo de procesadores flexibles. Sin embargo, el interés de los investigadores no solo se centra en ellos.
John Ho, profesor asociado del Instituto de Innovación y Tecnología en Salud de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) y NUS Engineering, habló con Futurity sobre cómo su equipo logró crear un tejido inteligente que se puede utilizar como conductor de señal para múltiples dispositivos portátiles. dispositivos al mismo tiempo. El artículo fue publicado el 29 de julio de este año.
Actualmente, la mayoría de los dispositivos utilizan Bluetooth y Wi-Fi para la comunicación inalámbrica. Sin embargo, estas tecnologías agotan rápidamente la electrónica, lo que es inaceptable para los soldados en una operación de combate. El Ejército de los EE. UU. Ha calculado que el costo de los cargadores de baterías puede exceder el costo de las municiones para armas pequeñas, ya que los militares prefieren reemplazar las baterías por otras nuevas en las misiones.
Metamateriales
Para crear un nuevo tejido de alta tecnología en Singapur, se utilizaron los denominados metamateriales. Creadas artificialmente y que poseen un índice de refracción negativo, tienen propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas y otras únicas.
Los metamateriales son capaces de crear los llamados."Ondas de superficie", que pueden proporcionar transmisión de datos con una potencia 1000 veces menor que los protocolos modernos. Además, la transmisión de dicha señal es menos vulnerable a la piratería - la información "viaja" a 10 cm del cuerpo - en Bluetooth y Wi-Fi puede "volar" a una distancia de varias decenas de metros.
La ropa inteligente creada es muy duradera. Se puede plegar y doblar con una pérdida mínima en la intensidad de la señal, y las tiras conductoras pueden incluso cortarse o romperse sin limitar las capacidades inalámbricas. Las prendas también se pueden lavar, secar y planchar de la misma forma que la ropa normal.
Una forma tan inteligente se puede utilizar de forma eficaz para controlar el rendimiento y la salud de un luchador, reducir el nivel de sonido en los auriculares e imprimir mensajes. Ya se ha registrado una patente para ello y se ha creado una muestra de tejido.
Lo más interesante es que esta tecnología se puede utilizar junto con muestras de uniformes existentes. Se utiliza un láser para cortar y coser. Y el material conductor en sí, cuyas tiras se unen desde el interior al uniforme mediante pegamento para tela, es barato. Cuesta en el rango de unos pocos dólares por metro y se puede suministrar en rollos para uso industrial.
El carbono mencionado anteriormente tiene otra forma conocida: el grafeno. Si los nanotubos tienen la forma de un marco, entonces el grafeno es plano. Está formado por átomos de carbono que forman una red. Por su inauguración, los graduados de las universidades rusas Andrei Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel. Usando grafeno, los científicos de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, han podido desarrollar un método rentable y escalable para fabricar textiles rápidamente que incorpora 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 fase de prueba, en tres minutos, el método permite crear una muestra de tejido inteligente de 10x10 cm. El tejido es impermeable, estirable y se integra fácilmente con 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 la energía solar u otras fuentes de energía. En el futuro, el método permitirá crear rápidamente textiles inteligentes en rollos.
El Dr. Litty Tekkakara, investigador de la Escuela de Ciencias RMIT, enfatiza que los textiles inteligentes con tecnología de detección incorporada, comunicación inalámbrica o monitoreo de la salud requieren soluciones energéticas poderosas y confiables.
Los enfoques modernos para el almacenamiento inteligente de energía en la industria textil, como coser baterías en la ropa o usar fibras electrónicas, pueden ser engorrosos y engorrosos y tener problemas de rendimiento.
- comentó sobre la situación de Tekkakar a la revista Science Daily a finales de agosto de este año.
Estos componentes electrónicos también pueden ser susceptibles a cortocircuitos y daños mecánicos cuando entran en contacto con el sudor o la humedad del medio ambiente. Nuestro supercondensador a base de grafeno no solo es completamente lavable, puede almacenar la energía necesaria para alimentar una prenda inteligente y se puede producir en grandes cantidades en minutos.
Al abordar los desafíos de almacenar 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 ha comprobado que este material ha mostrado resistencia a diversas temperaturas y al lavado, sus propiedades se mantienen estables.
El concepto se ha debatido públicamente desde principios de la década de 2000
La prueba de la forma "inteligente" comenzó hace mucho tiempo. En 2005 se publicó un concepto para su uso, y en abril de 2012, Intelligent Textiles, con sede en Surrey, mostró una forma prometedora en un evento organizado por el Centro de Empresas de Defensa (CDE). La firma ha patentado una serie de técnicas para tejer tejidos conductores complejos. La tela electrónica puede proporcionar a los uniformes una única fuente central de energía y transmisión, eliminando la mayoría de los cables y alambres engorrosos.
El sistema permite transferir datos y energía incluso si el tejido está dañado, lo cual es diferente de las tecnologías que utilizan cables.
Tenemos tela incrustada en chaleco, camisa, casco, mochila y guante de arma. Esto nos permitió crear una red que transfiere energía y datos a donde los necesitamos.
Asha Thompson, directora de Intelligent Textiles, le dijo a BBC News.
Luego, la compañía recibió alrededor de 240,000 libras para desarrollar aún más la tecnología. La firma también estaba desarrollando un teclado de tela para usar con una computadora portátil, que estaba previsto que se integrara con el uniforme.
El mercado global de tejidos inteligentes está creciendo
Market Research Future, que pronostica este sector del mercado hasta 2023, señala que el mercado global de telas inteligentes para uso militar superará la marca de $ 1.7 mil millones para esa fecha.
Según los analistas, Estados Unidos está trabajando sobre todo en esta dirección, pero países asiáticos, como India y China, están dispuestos a invertir en este sector.
Rusia está desarrollando su propia
Rusia tampoco está dispuesta a quedarse al margen. El canal de televisión Zvezda informa sobre el uso de tejidos inteligentes en un conjunto de equipos prometedores para el "soldado del futuro" ruso "Ratnik-2". En particular, la forma utiliza tela de aramida impregnada con una composición especial de JSC "Kamenskvolokno". El canal de televisión "Zvezda" habló de esto en su material sobre el nuevo atuendo.
En 2018, Rostec presentó el material camaleón y, en 2019, su versión revisada. Esta tela es capaz de imitar el paisaje; este material se utilizó para cubrir el casco del "Guerrero". Para camuflar eficazmente un caza o un vehículo, el material solo necesita unos pocos vatios de electricidad. Los ingenieros del Instituto de Investigación y Desarrollo Technomash son responsables del desarrollo.
Para el Ártico, el Fondo de Investigación Avanzada (FPI) ha desarrollado un material especial capaz de almacenar calor durante el esfuerzo físico y luego liberarlo. En términos de la reserva de energía acumulada, este tejido es capaz de superar de 3 a 5 veces los materiales extraños disponibles. Así lo anunció el director del fondo, Andrei Grigoriev, en un comentario a TASS el 9 de julio de 2019. El tejido se creó utilizando la tecnología de producción de fibras ultrafinas mediante electrohilado.
Además, los científicos rusos han logrado 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. FPI informó que el trabajo en la tela se está llevando a cabo en conjunto con la Universidad Estatal de Saratov.
