Eine Revolution in der Militärtechnik. Diese Wörter werden hauptsächlich mit Superwaffen, Laserpanzern, Software der neuen Generation und künstlicher Intelligenz in Verbindung gebracht. In naher Zukunft wartet die Militärindustrie jedoch auf einen Putsch im Bereich eines weniger Ersatzes, aber nicht weniger wichtig - in Militäruniform. Die Armeen der Welt sind auf dem Weg, eine völlig neue Militäruniform einzuführen.
Es wird davon ausgegangen, dass die "intelligente" Form in den nächsten 7-10 Jahren in den Armeen verschiedener Länder massenhaft auftauchen wird. Inzwischen beschäftigen sich mehrere Länder mit der Entwicklung von Hi-Tech-Stoffen und darauf basierender Kleidung.
Bedingt "intelligente" Stoffe können in verschiedene Arten unterteilt werden:
1. Passiv. In diesem Fall sammelt das Material nur Informationen und übermittelt diese Informationen für nachfolgende Aktionen an den Benutzer.
2. Aktiv. In diesem Fall empfängt das HiTech-Gewebe nicht nur Informationen, sondern reagiert auch, ein Teil der Daten wird an einen Personalcomputer übertragen, der ein Signal gibt, um die Funktionalität nach einem bestimmten Algorithmus zu erarbeiten.
3. Interaktiv. Smart Fabric sammelt nicht nur Informationen, sondern reagiert und passt sich auch auf äußere Veränderungen an. Insbesondere Körperpanzer und Schutzplatten, die mit diesen Technologien erstellt wurden, können ihre Festigkeitseigenschaften im Kampf wiederherstellen. Oder das Material der Uniform kann sich verhärten und zum Beispiel eine Schiene für ein gebrochenes Glied bilden.
Es gibt viele Anforderungen an Smart Fabric
An die vielversprechende Form der neuen Generation werden mehrere ernsthafte Anforderungen gestellt. Zum Beispiel wird es einerseits "atmend" sein, aber andererseits soll es vor Gefahren wie Viren und chemischen Waffen schützen. Was sind die Gründe für diese Anforderungen?
Zunächst einmal sind moderne biochemische Schutzanzüge eine äußerst unbequeme Form für das Schlachtfeld. Sie sind sperrig und hermetisch dicht. Der Körper eines Soldaten schwitzt aufgrund des letzteren Faktors stark. Auch die dazugehörige Ausstattung ist nicht sehr komfortabel. Überhitzung, Erschöpfung … Die Effektivität der Truppen, die in solchen Gewändern operieren, wird durch die Ermüdung der Soldaten, ihre Ablenkung durch alltägliche Unannehmlichkeiten verringert.
Die Lösung dieses Problems ist eine Schutzausrüstung, die „atmet“: Sie lässt Luft durch und lässt insbesondere Wasserdampf entweichen. Dadurch kann Schweiß, der wichtigste Kühlmechanismus des menschlichen Körpers, verdunsten. Der Mechanismus muss jedoch chemische und biologische Wirkstoffe blockieren. Und hier kommt die sogenannte Technologie ins Spiel. "Zweite Haut". Aber diese Technologie ist eigentlich nur ein Element des revolutionäreren Wandels in seiner modernen Form. Die Rede ist von einem Gewebe auf Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
Breite - weniger als 5 Nanometer
Kohlenstoff ist einer der begehrtesten und bekanntesten „Baustoffe“in der Chemie. Insbesondere die organische Chemie basiert weitgehend auf der Verwendung dieses besonderen Elements des Periodensystems.
Dies liegt jedoch gerade an ihrer Fähigkeit, als Pipelines zu fungieren, schreibt Anne M. Stark vom Livermore National Laboratory. Lawrence (University of Berkeley, USA) entwickeln Forscher Gewebe mit Membranen, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthalten.
Nanoröhren sind fünftausendmal kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares. Sie bieten Kanäle, durch die Luft und Wasserdampf gelangen können, blockieren aber auch biologische Wirkstoffe.
- sagt Stark: Ihre Worte werden von news.com.ua zitiert.
Darüber hinaus finanzieren Technologieunternehmen, die auf Luft- und Raumfahrt und globale Sicherheit spezialisiert sind (z. B. Northrop Grumman), in Zusammenarbeit mit akademischen und staatlichen Labors aktiv die Forschung in diesem Bereich.
Die Verwendung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist nicht auf die Second-Skin-Technologie beschränkt; Entwickler sehen ihre weit verbreitete Anwendung in anderen Innovationen, darunter flexible Elektronik, fortschrittliche Luft- und Raumfahrtkomponenten und sogar die potenzielle Entwicklung von Weltraumaufzügen.
Kohlenstoff hat seit langem Wissenschaftler angezogen
Das Potenzial von Kohlenstoff hat Wissenschaftler seit langem angezogen; 1991 gelang es ihnen, die ersten echten Nanoröhren zu erhalten. Gebaut aus gebundenen Kohlenstoffatomen können Röhren mit entsprechenden Technologien als Basis für ein Material dienen, dessen Poren nur ein Vielfaches größer sind als der Durchmesser einzelner Atome.
Sogar Viren sind zu sperrig, um in solches Gewebe einzudringen. Gleichzeitig passieren Luft und Wasserdampf so ungehindert, dass der Stoff besser „atmet“als gängige handelsübliche Stoffe wie Gore-Tex.
Gleichzeitig sind chemische Wirkstoffe kompakter und können sogar durch eine Nanoröhre schlüpfen. Die Lösung besteht darin, Nanoröhren intelligent zu machen, indem sie mit funktionellen Molekülgruppen ausgestattet werden, die als Gatekeeper fungieren, um die Bedrohung zu blockieren. Laut Livermore-Teamleiter Quang Jen Woo ist der Stoff „: daher der oben genannte Name.
Somit kann das Gewebe chemische Agenzien wie Senfgas, Nervengase GD und VX, Gifte wie Staphylokokken-Enterotoxin und biologische Sporen wie Milzbrand blockieren.
- betont Jen Woo.
Ähnliches Material wurde vom Joint Science and Technology Bureau der US Defense Threat Reduction Agency entwickelt. Im Dezember 2016 kündigte das Pentagon das mögliche Erscheinen eines neuen Smart Fabric an: Informationen dazu veröffentlichte das Forces Network-Portal.
Der Einsatz von Nanotubes bietet darüber hinaus weitere interessante Perspektiven. Die Ausrüstung des Soldaten der Zukunft impliziert insbesondere, dass in die Uniform flexible Smart-Elemente eingebaut werden, die den Gesundheitszustand des Soldaten in Echtzeit diagnostizieren. Darüber hinaus suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, vielversprechende Kampfsysteme zu erleichtern, indem sie Elemente in Uniformen integrieren. Insbesondere interessieren sie sich für die Möglichkeit, die Kabel loszuwerden und sowohl Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung als auch Elektronikleistung bereitzustellen. Nanocarbon-Röhren sind die beste Wahl für die Entwicklung flexibler Prozessoren. Das Interesse der Forscher richtet sich jedoch nicht nur auf sie.
John Ho, außerordentlicher Professor am Institute of Health Innovation and Technology der National University of Singapore (NUS) und NUS Engineering, sprach mit Futurity darüber, wie es seinem Team gelungen ist, ein intelligentes Gewebe zu entwickeln, das als Signalleiter für mehrere Wearables verwendet werden kann Geräte gleichzeitig. Der Artikel wurde am 29. Juli dieses Jahres veröffentlicht.
Derzeit verwenden die meisten Geräte Bluetooth und Wi-Fi für die drahtlose Kommunikation. Diese Technologien verbrauchen jedoch schnell Elektronik, was für Soldaten im Kampfeinsatz nicht akzeptabel ist. Die US-Armee hat berechnet, dass die Kosten für Batterieladegeräte die Kosten für Kleinwaffenmunition übersteigen können, da das Militär es vorzieht, Batterien bei Missionen durch brandneue zu ersetzen.
Metamaterialien
Um in Singapur ein neues Hi-Tech-Gewebe zu kreieren, wurden sogenannte Metamaterialien verwendet. Künstlich hergestellt und mit einem negativen Brechungsindex besitzen sie einzigartige elektrische, magnetische, optische und andere Eigenschaften.
Metamaterialien sind in der Lage, sogenannte zu erstellen."Oberflächenwellen", die eine Datenübertragung mit einer 1000-mal geringeren Leistung als moderne Protokolle bieten können. Darüber hinaus ist die Übertragung eines solchen Signals weniger anfällig für Hacker - Informationen "reisen" 10 cm vom Körper entfernt - in Bluetooth und Wi-Fi können sie in einer Entfernung von bis zu mehreren zehn Metern "wegfliegen".
Die erstellten smarten Kleidungsstücke sind sehr langlebig. Es kann mit minimalem Verlust der Signalstärke gefaltet und gebogen werden, und leitfähige Streifen können sogar schneiden oder brechen, ohne die drahtlosen Fähigkeiten einzuschränken. Kleidungsstücke können wie normale Kleidung auch gewaschen, getrocknet und gebügelt werden.
Ein solches intelligentes Formular kann effektiv verwendet werden, um die Leistung und Gesundheit eines Kämpfers zu überwachen, den Geräuschpegel in Kopfhörern zu reduzieren und Nachrichten zu drucken. Dafür wurde bereits ein Patent angemeldet und ein Stoffmuster erstellt.
Das Interessanteste ist, dass diese Technologie zusammen mit bestehenden Uniformmustern verwendet werden kann. Zum Schneiden und Nähen wird ein Laser verwendet. Und das leitfähige Material selbst, dessen Streifen von innen mit Textilkleber an der Uniform befestigt werden, ist günstig. Es kostet im Bereich von wenigen Dollar pro Meter und kann in Rollen für den industriellen Einsatz geliefert werden.
Der zuvor erwähnte Kohlenstoff hat eine andere bekannte Form: Graphen. Liegen die Nanoröhren in Form eines Gerüsts vor, ist Graphen flach. Es besteht aus Kohlenstoffatomen, die ein Gitter bilden. Zur Eröffnung erhielten Absolventen der russischen Universitäten Andrei Geim und Konstantin Novoselov den Nobelpreis. Mit Graphen konnten Wissenschaftler der RMIT University in Melbourne, Australien, eine kostengünstige und skalierbare Methode zur schnellen Herstellung von Textilien mit Energiespeichern entwickeln.
Die nächste Generation intelligenter wasserdichter Stoffe wird laserbedruckt und in wenigen Minuten hergestellt. Das ist die Zukunft, für die die Forscher hinter neuen Technologien zur Entwicklung elektronischer Textilien stehen. Bereits in der Testphase können Sie mit der Methode in drei Minuten ein Muster eines intelligenten Gewebes mit den Maßen 10 x 10 cm erstellen, das wasserdicht, dehnbar und leicht in Energiespeichertechnologien integriert werden kann.
Laser statt Näherin
Die Technologie ermöglicht es, mittels Laserdruck Graphen-Superkondensatoren direkt auf Textilien aufzubringen. Sie sind leistungsstarke und langlebige Batterien, die problemlos mit Solar- oder anderen Energiequellen kombiniert werden können. Künftig ermöglicht das Verfahren die schnelle Herstellung von Smart Textiles in Rollen.
Dr. Litty Tekkakara, Forscherin an der RMIT School of Science, betont, dass intelligente Textilien mit integrierter Sensortechnologie, drahtloser Kommunikation oder Gesundheitsüberwachung leistungsstarke und zuverlässige Energielösungen erfordern.
Moderne Ansätze zur intelligenten Energiespeicherung in der Textilindustrie, wie das Einnähen von Batterien in Kleidung oder die Verwendung von elektronischen Fasern, können umständlich und umständlich sein und haben Leistungsprobleme.
- kommentierte die Situation von Tekkakar Ende August dieses Jahres gegenüber der Zeitschrift Science Daily.
Diese elektronischen Komponenten können auch anfällig für Kurzschlüsse und mechanische Beschädigungen sein, wenn sie mit Schweiß oder Feuchtigkeit aus der Umgebung in Kontakt kommen. Unser Superkondensator auf Graphenbasis ist nicht nur vollständig waschbar, er kann auch die Energie speichern, die zum Betreiben eines intelligenten Kleidungsstücks benötigt wird, und kann in wenigen Minuten in großen Mengen hergestellt werden.
Durch die Bewältigung der Herausforderungen der Energiespeicherung in elektronischen Textilien hoffen wir, eine neue Generation tragbarer Technologie und Hi-Tech-Uniformen zu schaffen.
Im Moment wurde mit Hilfe von Forschungen bewiesen, dass dieses Material gegen verschiedene Temperaturen und Waschen beständig ist und seine Eigenschaften stabil bleiben.
Das Konzept wird seit Anfang der 2000er Jahre öffentlich diskutiert
Die Tests der „smarten“Form haben schon vor langer Zeit begonnen. Ein Nutzungskonzept wurde 2005 veröffentlicht, und im April 2012 zeigte Intelligent Textiles aus Surrey auf einer Veranstaltung des Center for Defence Enterprises (CDE) eine vielversprechende Form. Das Unternehmen hat eine Reihe von Techniken zum Weben komplexer leitfähiger Stoffe patentieren lassen. Elektronischer Stoff kann Uniformen mit einer einzigen zentralen Strom- und Übertragungsquelle versorgen, wodurch die meisten umständlichen Kabel und Drähte entfallen.
Das System ermöglicht die Übertragung von Daten und Strom auch bei Gewebeschäden, was sich von Technologien mit Kabeln unterscheidet.
Wir haben Stoff in Weste, Hemd, Helm, Rucksack und Waffenhandschuh eingebettet. Dadurch konnten wir ein Netzwerk aufbauen, das Energie und Daten dorthin transportiert, wo wir sie brauchen.
Asha Thompson, Direktorin von Intelligent Textiles, sagte gegenüber BBC News.
Das Unternehmen erhielt daraufhin rund 240.000 Pfund, um die Technologie weiterzuentwickeln. Das Unternehmen entwickelte auch eine Stofftastatur für die Verwendung mit einem Laptop, der in die Uniform integriert werden sollte.
Der globale Markt für Smart Fabrics wächst
Der Market Research Future Report, der diesen Marktsektor bis 2023 prognostiziert, stellt fest, dass der Weltmarkt für intelligente Stoffe für militärische Zwecke bis dahin die Marke von 1,7 Milliarden US-Dollar überschreiten wird.
Laut Analysten arbeiten die USA vor allem in diese Richtung, aber asiatische Länder wie Indien und China sind bereit, in diesen Sektor zu investieren.
Russland entwickelt seine eigenen
Russland ist auch nicht bereit, beiseite zu stehen. Der Fernsehsender Zvezda berichtet über den Einsatz intelligenter Stoffe in einer vielversprechenden Ausrüstung für den russischen "Soldaten der Zukunft" "Ratnik-2". Insbesondere verwendet die Form Aramidgewebe, das mit einer speziellen Zusammensetzung von JSC "Kamenskvolokno" imprägniert ist. Darüber sprach der Fernsehsender "Zvezda" in seinem Artikel über das neue Outfit.
2018 präsentierte Rostec das Chamäleon-Material und 2019 seine überarbeitete Version. Dieser Stoff ist in der Lage, die Landschaft zu imitieren - dieses Material wurde verwendet, um den Helm des „Kriegers“zu bedecken. Um einen Jäger oder ein Fahrzeug effektiv zu tarnen, benötigt das Material nur wenige Watt Strom. Verantwortlich für die Entwicklung sind Ingenieure des Technomash Research and Development Institute.
Für die Arktis hat der Advanced Research Fund (FPI) ein spezielles Material entwickelt, das bei körperlicher Anstrengung Wärme speichern und wieder abgeben kann. In Bezug auf die akkumulierte Energiereserve ist dieses Gewebe in der Lage, die verfügbaren Fremdmaterialien um das 3-5-fache zu übertreffen. Dies gab der Direktor des Fonds, Andrei Grigoriev, in einem Kommentar zu TASS am 9. Juli 2019 bekannt. Der Stoff wurde mit der Technologie der Herstellung ultrafeiner Fasern durch Elektrospinnen hergestellt.
Darüber hinaus ist es russischen Wissenschaftlern gelungen, intelligente Materialien zu entwickeln, die den zu Beginn des Artikels beschriebenen ähnlich sind: Sie lassen Luft und Wasserdampf durch, halten aber Aerosolpartikel zurück. Das FPI berichtete, dass die Arbeiten an dem Stoff gemeinsam mit der Staatlichen Universität Saratow durchgeführt werden.
