Uma revolução na tecnologia militar. Essas palavras estão associadas principalmente a superarmas, tanques de laser, software de nova geração, inteligência artificial. No entanto, num futuro próximo, a indústria militar aguarda um golpe na esfera de um substituto menos, mas não menos importante - em uniforme militar. Os exércitos do mundo estão a caminho de introduzir um uniforme militar completamente novo.
Presume-se que a forma "inteligente" começará a aparecer em massa nos exércitos de diferentes países nos próximos 7 a 10 anos. Agora, vários países estão empenhados no desenvolvimento de tecidos e roupas Hi-Tech com base neles.
Os tecidos condicionalmente "inteligentes" podem ser divididos em vários tipos:
1. Passivo. Nesse caso, o material apenas coleta e transmite informações para ações posteriores ao usuário.
2. Ativo. Nesse caso, o tecido HiTech não só recebe informações, mas também reage, parte dos dados é transmitida para um computador pessoal, que dá um sinal para trabalhar a funcionalidade de acordo com um determinado algoritmo.
3. Interativo. O tecido inteligente não apenas coleta informações, mas também reage e se adapta de acordo com as mudanças externas. Em particular, armaduras corporais e placas de proteção criadas usando essas tecnologias serão capazes de restaurar suas características de força durante o combate. Ou o material do uniforme pode endurecer, criando, por exemplo, uma tala para um membro quebrado.
Existem muitas demandas em tecidos inteligentes
Vários requisitos sérios são impostos à forma promissora da nova geração. Por exemplo, por um lado, estará "respirando", mas, por outro, foi projetado para proteger contra perigos como vírus e armas químicas. Quais são as razões para esses requisitos?
Em primeiro lugar, os trajes de proteção bioquímica modernos são uma forma extremamente inconveniente para o campo de batalha. Eles são volumosos e hermeticamente fechados. O corpo de um soldado transpira profusamente devido a este último fator. O equipamento relacionado também não é muito conveniente. Superaquecimento, cansaço … A eficácia das tropas que operam com essas vestimentas é reduzida devido ao cansaço dos soldados, sua distração para os inconvenientes do dia a dia.
A solução para este problema é o equipamento de proteção que "respira": permite a passagem do ar e, em particular, permite a saída do vapor d'água. Como resultado, o suor, o principal mecanismo de resfriamento do corpo humano, pode evaporar. No entanto, o mecanismo deve bloquear os agentes químicos e biológicos. E é aqui que a chamada tecnologia entra em jogo. "Segunda pele". Mas essa tecnologia é na verdade apenas um elemento de mudança mais revolucionária em sua forma moderna. Estamos falando de um tecido baseado em nanotubos de carbono.
Largura - menos de 5 nanômetros
O carbono é um dos "materiais de construção" mais procurados e conhecidos da química. Em particular, a química orgânica é amplamente baseada no uso deste elemento particular da tabela periódica.
No entanto, é precisamente por causa de sua capacidade de funcionar como dutos, escreve Anne M. Stark, do Laboratório Nacional de Livermore. Lawrence (University of Berkeley, EUA), os pesquisadores estão desenvolvendo tecidos com membranas que incluem nanotubos de carbono.
Os nanotubos são cinco mil vezes menores que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Eles fornecem canais pelos quais o ar e o vapor d'água podem passar, mas também bloqueiam os agentes biológicos.
- diz Stark: suas palavras são citadas por news.com.ua.
Além disso, empresas de tecnologia especializadas em segurança aeroespacial e global (por exemplo, Northrop Grumman) estão financiando ativamente pesquisas nessa área em conjunto com laboratórios acadêmicos e governamentais.
O uso de nanotubos de carbono não se limita à tecnologia de segunda pele; os desenvolvedores veem seu uso generalizado em outras inovações, incluindo eletrônica flexível, componentes aeroespaciais avançados e até mesmo o desenvolvimento potencial de elevadores espaciais.
O carbono atrai cientistas há muito tempo
O potencial do carbono há muito atrai cientistas; eles conseguiram obter os primeiros nanotubos reais em 1991. Construídos a partir de átomos de carbono ligados, com o uso de tecnologias apropriadas, os tubos podem servir de base para um material cujos poros são apenas várias vezes maiores que o diâmetro dos átomos individuais.
Mesmo os vírus são muito volumosos para penetrar nesse tecido. Ao mesmo tempo, o ar e o vapor d'água passam tão livremente que o tecido “respira” melhor do que os tecidos comerciais populares como o Gore-Tex.
Ao mesmo tempo, os agentes químicos são mais compactos e podem até deslizar através de um nanotubo. A solução é tornar os nanotubos inteligentes equipando-os com grupos funcionais de moléculas que atuam como guardiões para bloquear a ameaça. De acordo com o líder da equipe Livermore, Quang Jen Woo, o tecido “: daí o nome mencionado acima.
Assim, o tecido será capaz de bloquear agentes químicos como o gás mostarda, gases nervosos GD e VX, venenos como a enterotoxina estafilocócica e esporos biológicos como o antraz.
- enfatiza Jen Woo.
Material semelhante foi desenvolvido pelo Joint Science and Technology Bureau da Agência de Redução de Ameaças de Defesa dos Estados Unidos. O Pentágono anunciou o possível surgimento de um novo tecido inteligente em dezembro de 2016: informações sobre o assunto foram publicadas pelo portal Rede das Forças.
O uso de nanotubos também oferece outras perspectivas interessantes. Em particular, o equipamento do soldado do futuro implica que elementos inteligentes flexíveis sejam incorporados ao uniforme, que diagnosticam a saúde do soldado em tempo real. Além disso, os cientistas estão procurando maneiras de aliviar os promissores sistemas de combate incorporando elementos aos uniformes. Em particular, eles estão interessados na capacidade de se livrar dos fios e fornecer transmissão de dados em alta velocidade e energia para os componentes eletrônicos. Os tubos de nanocarbono são a melhor escolha para o desenvolvimento de processadores flexíveis. No entanto, o interesse dos pesquisadores não está apenas voltado para eles.
John Ho, professor associado do Instituto de Inovação e Tecnologia em Saúde da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) e da NUS Engineering, falou com a Futurity sobre como sua equipe conseguiu criar um tecido inteligente que pode ser usado como condutor de sinal para vários itens vestíveis dispositivos ao mesmo tempo. O artigo foi publicado em 29 de julho deste ano.
Atualmente, a maioria dos dispositivos usa Bluetooth e Wi-Fi para comunicação sem fio. No entanto, essas tecnologias drenam rapidamente a eletrônica, o que é inaceitável para soldados em uma operação de combate. O Exército dos EUA calculou que o custo dos carregadores de bateria pode exceder o custo da munição de armas pequenas, já que os militares preferem substituir quaisquer baterias por novas nas missões.
Metamateriais
Para criar um novo tecido Hi-Tech em Cingapura, foram usados os chamados metamateriais. Criados artificialmente e possuindo um índice de refração negativo, eles têm propriedades elétricas, magnéticas, ópticas e outras únicas.
Metamateriais são capazes de criar os assim chamados."Ondas de superfície", que podem fornecer transmissão de dados com uma potência 1000 vezes menor do que os protocolos modernos. Além disso, a transmissão de tal sinal é menos vulnerável a hackers - a informação "viaja" a 10 cm do corpo - no Bluetooth e no Wi-Fi, ela pode "voar para longe" a uma distância de várias dezenas de metros.
As roupas inteligentes criadas são muito duráveis. Ele pode dobrar e dobrar com perda mínima na força do sinal, e as tiras condutoras podem até mesmo cortar ou quebrar sem limitar os recursos sem fio. As roupas também podem ser lavadas, secas e passadas da mesma forma que as roupas normais.
Essa forma inteligente pode ser usada com eficácia para monitorar o desempenho e a saúde de um lutador, reduzir o nível de som nos fones de ouvido e imprimir mensagens. Uma patente já foi registrada para ele e uma amostra de tecido foi criada.
O mais interessante é que essa tecnologia pode ser usada em conjunto com as amostras de uniformes existentes. Um laser é usado para cortar e costurar. E o próprio material condutor, cujas tiras são fixadas por dentro ao uniforme por meio de cola de tecido, é barato. Custa na faixa de alguns dólares por metro e pode ser fornecido em rolos para uso industrial.
O carbono mencionado anteriormente possui outra forma conhecida: grafeno. Se os nanotubos estão na forma de uma estrutura, o grafeno é plano. É feito de átomos de carbono formando uma rede. Pela sua inauguração, graduados das universidades russas Andrei Geim e Konstantin Novoselov receberam o Prêmio Nobel. Usando o grafeno, os cientistas da RMIT University em Melbourne, Austrália, conseguiram desenvolver um método econômico e escalonável para a fabricação rápida de têxteis que incorpora dispositivos de armazenamento de energia.
A próxima geração de tecidos impermeáveis inteligentes será impressa a laser e produzida em minutos. Este é o futuro que representam os pesquisadores por trás de novas tecnologias para o desenvolvimento de têxteis eletrônicos. Já na fase de teste, em três minutos, o método permite criar uma amostra de tecido inteligente medindo 10x10 cm, o tecido é impermeável, elástico e se integra facilmente às tecnologias de armazenamento de energia.
Laser em vez de costureira
A tecnologia permite o uso de impressão a laser para aplicar supercapacitores de grafeno diretamente aos têxteis. São baterias potentes e duráveis que podem ser facilmente combinadas com a energia solar ou outras fontes de energia. No futuro, o método possibilitará a criação rápida de têxteis inteligentes em rolos.
A Dra. Litty Tekkakara, pesquisadora da Escola de Ciências RMIT, enfatiza que os têxteis inteligentes com tecnologia de detecção integrada, comunicação sem fio ou monitoramento de saúde requerem soluções de energia poderosas e confiáveis.
Abordagens modernas para armazenamento inteligente de energia na indústria têxtil, como costurar baterias em roupas ou usar fibras eletrônicas, podem ser complicadas e complicadas e têm problemas de desempenho.
- comentou a situação de Tekkakar para a revista Science Daily no final de agosto deste ano.
Esses componentes eletrônicos também podem ser suscetíveis a curtos-circuitos e danos mecânicos ao entrarem em contato com o suor ou a umidade do ambiente. Nosso supercapacitor à base de grafeno não só é completamente lavável, como também pode armazenar a energia necessária para alimentar uma roupa inteligente e pode ser produzido em grandes quantidades em minutos.
Ao enfrentar os desafios de armazenamento de energia em têxteis eletrônicos, esperamos criar uma nova geração de tecnologia vestível e uniformes Hi-Tech.
Até o momento, com o auxílio de pesquisas, foi comprovado que este material apresenta resistência a diversas temperaturas e lavagens, suas propriedades permanecem estáveis.
O conceito tem sido discutido publicamente desde o início dos anos 2000
O teste da forma "inteligente" começou há muito tempo. Um conceito para seu uso foi publicado em 2005 e, em abril de 2012, a Intelligent Textiles, sediada em Surrey, mostrou uma forma promissora em um evento organizado pelo Center for Defense Enterprises (CDE). A empresa patenteou várias técnicas para tecer tecidos condutores complexos. O tecido eletrônico pode fornecer uniformes com uma única fonte central de energia e transmissão, eliminando a maioria dos cabos e fios pesados.
O sistema permite que dados e energia sejam transferidos mesmo se o tecido estiver danificado, o que é diferente das tecnologias que usam cabos.
Temos tecido embutido no colete, camisa, capacete, mochila e luva de arma. Isso nos permitiu criar uma rede que transfere energia e dados para onde precisamos.
Asha Thompson, diretora de Têxteis Inteligentes, disse à BBC News.
A empresa então recebeu cerca de 240.000 libras para desenvolver ainda mais a tecnologia. A empresa também estava desenvolvendo um teclado de tecido para uso em laptop, que foi planejado para ser integrado ao uniforme.
O mercado global de tecidos inteligentes está crescendo
A Market Research Future, que prevê este setor do mercado até 2023, observa que o mercado global de tecidos inteligentes para uso militar ultrapassará a marca de US $ 1,7 bilhão até essa data.
Segundo analistas, os Estados Unidos trabalham principalmente nessa direção, mas países asiáticos, como Índia e China, estão prontos para investir nesse setor.
A Rússia está desenvolvendo seu próprio
A Rússia também não está pronta para ficar de fora. O canal de TV Zvezda informa sobre o uso de tecidos inteligentes em um conjunto de equipamentos promissores para o "soldado do futuro" russo "Ratnik-2". Em particular, o formulário usa tecido de aramida impregnado com uma composição especial de JSC "Kamenskvolokno". O canal de TV "Zvezda" falou sobre isso em seu material sobre o novo traje.
Em 2018, a Rostec apresentou o material camaleão, e em 2019 - sua versão revisada. Este tecido é capaz de imitar a paisagem - este material foi usado para cobrir o capacete do “Guerreiro”. Para camuflar efetivamente um lutador ou veículo, o material precisa apenas de alguns watts de eletricidade. Engenheiros do Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento Technomash são responsáveis pelo desenvolvimento.
Para o Ártico, o Fundo de Pesquisa Avançada (FPI) desenvolveu um material especial capaz de armazenar calor durante o esforço físico e depois liberá-lo de volta. Em termos de reserva de energia acumulada, este tecido é capaz de 3 a 5 vezes superar os materiais estranhos disponíveis. O anúncio foi feito pelo diretor do fundo, Andrei Grigoriev, em um comentário ao TASS em 9 de julho de 2019. O tecido foi criado com a tecnologia de produção de fibras ultrafinas por eletrofiação.
Além disso, os cientistas russos conseguiram desenvolver materiais inteligentes semelhantes aos descritos no início do artigo: eles permitem a passagem do ar e do vapor d'água, mas retêm partículas de aerossol. O FPI informou que o trabalho no tecido está sendo realizado em conjunto com a Universidade Estadual de Saratov.
