Una revolució en la tecnologia militar. Aquestes paraules s’associen principalment a superarmes, tancs làser, programari de nova generació i intel·ligència artificial. Tanmateix, en un futur pròxim, la indústria militar espera un cop d’estat en l’àmbit d’un substitut inferior, però no menys important, amb l’uniforme militar. Els exèrcits del món van camí d’introduir un uniforme militar completament nou.
Se suposa que la forma "intel·ligent" començarà a aparèixer massivament als exèrcits de diferents països en els propers 7-10 anys. Ara, diversos països es dediquen al desenvolupament de teixits i peces de vestir d'alta tecnologia basades en ell.
Els teixits "intel·ligents" condicionalment es poden dividir en diversos tipus:
1. Passiu. En aquest cas, el material només recopila i transmet informació a l'usuari per a accions posteriors.
2. Actiu. En aquest cas, el teixit HiTech no només rep informació, sinó que també reacciona, part de les dades es transmeten a un ordinador personal, que dóna un senyal per treballar la funcionalitat segons un algorisme determinat.
3. Interactiu. El teixit intel·ligent no només recopila informació, sinó que també reacciona i s’adapta d’acord amb els canvis externs. En particular, les armadures i les plaques de protecció creades amb aquestes tecnologies podran restaurar les seves característiques de força durant el combat. O el material de l’uniforme es podria endurir, creant, per exemple, una fèrula per a un membre trencat.
Hi ha moltes demandes sobre teixits intel·ligents
S’imposen diversos requisits seriosos a la forma prometedora de la nova generació. Per exemple, per una banda, "respirarà", però per l'altra, està dissenyat per protegir-se contra perills com ara virus i armes químiques. Quins són els motius d’aquests requisits?
En primer lloc, els vestits moderns de protecció bioquímica són una forma extremadament incòmoda per al camp de batalla. Són voluminosos i estan hermèticament tancats. El cos d’un soldat sua intensament a causa d’aquest darrer factor. L’equip relacionat tampoc és molt convenient. Sobrecalentament, esgotament … L’eficàcia de les tropes que operen amb aquestes vestidures es redueix a causa de la fatiga dels soldats, la seva distracció davant els inconvenients quotidians.
La solució a aquest problema són els equips de protecció que “respiren”: permet passar l’aire i, en particular, escapar el vapor d’aigua. Com a resultat, la suor, el principal mecanisme de refredament del cos humà, pot evaporar-se. No obstant això, el mecanisme ha de bloquejar els agents químics i biològics. I aquí és on entra en joc l’anomenada tecnologia. "Segona pell". Però aquesta tecnologia és en realitat només un element de canvis més revolucionaris en la seva forma moderna. Parlem d’un teixit basat en nanotubs de carboni.
Amplada: menys de 5 nanòmetres
El carboni és un dels "materials de construcció" més buscats i coneguts en química. En particular, la química orgànica es basa en gran mesura en l’ús d’aquest element concret de la taula periòdica.
No obstant això, és precisament per la seva capacitat de funcionar com a canonades, escriu Anne M. Stark del Livermore National Laboratory. Lawrence (Universitat de Berkeley, EUA), els investigadors estan desenvolupant teixits amb membranes que inclouen nanotubs de carboni.
Els nanotubs són cinc mil vegades més petits que el diàmetre d’un cabell humà. Proporcionen canals pels quals pot passar l’aire i el vapor d’aigua, però també bloquegen els agents biològics.
- diu Stark: les seves paraules són citades per news.com.ua.
A més, empreses tecnològiques especialitzades en seguretat aeroespacial i global (per exemple, Northrop Grumman) financen activament la investigació en aquesta àrea juntament amb laboratoris acadèmics i governamentals.
L’ús de nanotubs de carboni no es limita a la tecnologia de la segona pell; els desenvolupadors veuen el seu ús generalitzat en altres innovacions, inclosa l'electrònica flexible, components aeroespacials avançats i fins i tot el desenvolupament potencial d'elevadors espacials.
El carboni ha atret els científics durant molt de temps
El potencial del carboni ha atret els científics durant molt de temps; el 1991 van aconseguir obtenir els primers nanotubs reals. Construïts a partir d’àtoms de carboni units, amb l’ús de tecnologies adequades, els tubs poden servir de base per a un material els porus dels quals són només diverses vegades més grans que el diàmetre dels àtoms individuals.
Fins i tot els virus són massa voluminosos per penetrar en aquest teixit. Al mateix temps, l'aire i el vapor d'aigua passen tan lliurement que el teixit "respira" millor que els teixits comercials populars com Gore-Tex.
Al mateix temps, els agents químics són més compactes i fins i tot poden relliscar a través d’un nanotub. La solució és fer que els nanotubs siguin intel·ligents equipant-los amb grups funcionals de molècules que actuïn com a porters per bloquejar l’amenaça. Segons el cap de l’equip de Livermore, Quang Jen Woo, el teixit “: d’aquí el nom esmentat anteriorment.
Així, el teixit serà capaç de bloquejar agents químics com el gas mostassa, els gasos nerviosos GD i VX, verins com l’enterotoxina estafilocòcica i les espores biològiques com l’antràx.
- subratlla Jen Woo.
Material similar va ser desenvolupat per l'Oficina Conjunta de Ciència i Tecnologia de l'Agència de Reducció de les Amenaces de Defensa dels Estats Units. El desembre, el Pentàgon va anunciar la possible aparició d’un nou teixit intel·ligent: la informació sobre això va ser publicada pel portal de la xarxa de forces.
L’ús de nanotubs també ofereix altres perspectives interessants. En particular, l'equipament del soldat del futur implica que s'incorporaran elements intel·ligents flexibles a l'uniforme, que diagnostiquin la salut del soldat en temps real. A més, els científics busquen maneres d’alleugerir els prometedors sistemes de combat mitjançant la incorporació d’elements als uniformes. En particular, els interessa la possibilitat de desfer-se dels cables i proporcionar transmissió de dades d'alta velocitat i potència a l'electrònica. Els tubs de nanocarbons són la millor opció per al desenvolupament de processadors flexibles. Tot i això, l’interès dels investigadors no només es centra en ells.
John Ho, professor associat de l’Institut d’Innovació i Tecnologia de la Salut de la Universitat Nacional de Singapur (NUS) i NUS Engineering, va parlar a Futurity sobre com el seu equip va aconseguir crear un teixit intel·ligent que es pugui utilitzar com a conductor de senyal per a diversos elements portables dispositius al mateix temps. L’article es va publicar el 29 de juliol d’aquest any.
Actualment, la majoria de dispositius utilitzen Bluetooth i Wi-Fi per a la comunicació sense fils. No obstant això, aquestes tecnologies drenen ràpidament l’electrònica, cosa que és inacceptable per als soldats en una operació de combat. L'exèrcit nord-americà ha calculat que el cost dels carregadors de bateries pot superar el cost de les municions d'armes petites, ja que l'exèrcit prefereix substituir qualsevol bateria per bateries noves en les missions.
Metamaterials
Per crear un nou teixit d'alta tecnologia a Singapur, es van utilitzar els anomenats metamaterials. Creat artificialment i posseint un índex de refracció negatiu, tenen propietats elèctriques, magnètiques, òptiques i altres úniques.
Els metamaterials són capaços de crear els anomenats."Ones superficials", que poden proporcionar transmissió de dades amb una potència de 1000 vegades inferior als protocols moderns. A més, la transmissió d’aquest senyal és menys vulnerable a la pirateria informàtica (la informació “viatja” a 10 cm del cos) en Bluetooth i Wi-Fi pot “volar-se” fins a una distància de diverses desenes de metres.
La roba elegant creada és molt resistent. Es pot plegar i doblegar amb una pèrdua mínima de força del senyal i les tires conductores poden fins i tot tallar-se o trencar-se sense limitar les capacitats sense fils. Les peces també es poden rentar, assecar i planxar de la mateixa manera que la roba normal.
Una forma tan intel·ligent es pot utilitzar eficaçment per controlar el rendiment i la salut d’un lluitador, reduir el nivell de so dels auriculars i imprimir missatges. Ja s’hi ha registrat una patent i s’ha creat una mostra de tela.
El més interessant és que aquesta tecnologia es pot utilitzar juntament amb mostres d’uniformes existents. Per tallar i cosir s’utilitza un làser. I el propi material conductor, les tires del qual s’uneixen des de l’interior a l’uniforme mitjançant cola de tela, és barat. Costa en uns pocs dòlars per metre i es pot subministrar en rotllos per a ús industrial.
El carboni esmentat anteriorment té una altra forma coneguda: el grafè. Si els nanotubs tenen forma d’estructura, el grafè és pla. Està format per àtoms de carboni que formen una xarxa. Per la seva obertura, els graduats de les universitats russes Andrei Geim i Konstantin Novoselov van rebre el premi Nobel. Utilitzant grafè, científics de la Universitat RMIT de Melbourne, Austràlia, han estat capaços de desenvolupar un mètode rendible i escalable per fabricar tèxtils ràpidament que incorpori dispositius d’emmagatzematge d’energia.
La pròxima generació de teles impermeables intel·ligents s’imprimirà amb làser i es farà en qüestió de minuts. Aquest és el futur que representen els investigadors darrere de les noves tecnologies per al desenvolupament de tèxtils electrònics. Ja en la fase de prova, en tres minuts, el mètode us permet crear una mostra de teixit intel·ligent de 10x10 cm. El teixit és impermeable, elàstic i s’integra fàcilment amb les tecnologies d’emmagatzematge d’energia.
Làser en lloc de modista
La tecnologia permet utilitzar la impressió làser per aplicar supercondensadors de grafè directament a tèxtils. Són bateries potents i duradores que es poden combinar fàcilment amb fonts d'energia solars o d'altres. En el futur, el mètode permet crear ràpidament tèxtils intel·ligents en rotlles.
La doctora Litty Tekkakara, investigadora de la RMIT School of Science, subratlla que els tèxtils intel·ligents amb tecnologia de detecció integrada, comunicació sense fils o control de salut requereixen solucions energètiques potents i fiables.
Els enfocaments moderns per a l’emmagatzematge intel·ligent d’energia a la indústria tèxtil, com ara la confecció de piles a la roba o l’ús de fibres electròniques, poden ser feixucs i feixucs, i poden tenir problemes de rendiment.
- va comentar la situació de Tekkakar a la revista Science Daily a finals d'agost d'aquest any.
Aquests components electrònics també poden ser susceptibles a curtcircuits i danys mecànics quan entren en contacte amb la suor o la humitat del medi ambient. El nostre supercondensador basat en grafè no només es pot rentar completament, sinó que pot emmagatzemar l’energia necessària per alimentar una peça intel·ligent i es pot produir en grans quantitats en qüestió de minuts.
Abordant els desafiaments de l’emmagatzematge d’energia en tèxtils electrònics, esperem crear una nova generació de tecnologia portable i uniformes d’alta tecnologia.
De moment, amb l'ajut de la investigació, s'ha comprovat que aquest material ha demostrat resistència a diverses temperatures i al rentat, les seves propietats es mantenen estables.
El concepte s’ha debatut públicament des de principis dels anys 2000
La prova del formulari "intel·ligent" va començar fa molt de temps. El 2005 es va publicar un concepte per al seu ús i, a l’abril del 2012, Intelligent Textiles amb seu a Surrey va mostrar una forma prometedora en un esdeveniment organitzat pel Centre for Defense Enterprises (CDE). La firma ha patentat diverses tècniques per teixir teixits conductors complexos. El teixit electrònic pot proporcionar uniformes amb una única font central d’energia i transmissió, eliminant la majoria dels feixucs cables i cables.
El sistema permet transferir dades i energia fins i tot si el teixit està danyat, cosa que és diferent de les tecnologies que utilitzen cables.
Tenim tela incrustada a armilla, camisa, casc, motxilla i guant d’armes. Això ens va permetre crear una xarxa que transfereix energia i dades a on la necessitem.
Asha Thompson, directora d'Intel·ligent Textiles, va dir a BBC News.
Llavors, la companyia va rebre unes 240.000 lliures per desenvolupar encara més la tecnologia. L’empresa també estava desenvolupant un teclat de tela per utilitzar-lo amb un ordinador portàtil, que es preveia integrar amb l’uniforme.
El mercat mundial de teixits intel·ligents creix
Market Research Future, que preveu aquest sector del mercat fins al 2023, assenyala que el mercat mundial de teixits intel·ligents per a ús militar superarà els 1.700 milions de dòlars en aquesta data.
Segons els analistes, els Estats Units treballen sobretot en aquesta direcció, però els països asiàtics, com l'Índia i la Xina, estan disposats a invertir en aquest sector.
Rússia en desenvolupa la pròpia
Rússia tampoc no està preparada per deixar de banda. El canal de televisió Zvezda informa sobre l'ús de teles intel·ligents en un conjunt d'equips prometedors per al "soldat del futur" rus "Ratnik-2". En particular, la forma utilitza teixits d’aramida impregnats d’una composició especial de JSC "Kamenskvolokno". El canal de televisió "Zvezda" va parlar d'això en el seu material sobre el nou vestit.
El 2018, Rostec va presentar el material del camaleó i, el 2019, la seva versió revisada. Aquest teixit és capaç d’imitar el paisatge: aquest material es va utilitzar per cobrir el casc “Warrior's”. Per camuflar eficaçment un combat o un vehicle, el material només necessita uns quants watts d’electricitat. Els enginyers de l'Institut de Recerca i Desenvolupament Technomash són els responsables del desenvolupament.
Per a l’Àrtic, el Advanced Research Fund (FPI) ha desenvolupat un material especial capaç d’emmagatzemar calor durant l’esforç físic i després alliberar-lo. Pel que fa a la reserva d’energia acumulada, aquest teixit és capaç de superar de 3 a 5 vegades els materials estrangers disponibles. Així ho va anunciar el director del fons, Andrei Grigoriev, en un comentari a TASS el 9 de juliol de 2019. El teixit es va crear mitjançant la tecnologia de producció de fibres ultrafines mitjançant electrospinning.
A més, els científics russos han aconseguit desenvolupar materials intel·ligents similars als descrits al començament de l’article: permeten passar l’aire i el vapor d’aigua, però retenen partícules d’aerosol. FPI va informar que el treball sobre la tela s'està duent a terme conjuntament amb la Universitat Estatal de Saratov.
