Các quân đội trên thế giới đang trên đường giới thiệu đồng phục từ loại vải "thông minh": từ bảo vệ chống lại virus đến lưu trữ năng lượng
Một cuộc cách mạng trong công nghệ quân sự. Những từ này chủ yếu được kết hợp với siêu vũ khí, laser xe tăng, phần mềm thế hệ mới, trí tuệ nhân tạo. Tuy nhiên, trong tương lai gần, ngành quân đội đang chờ đợi một cuộc cách mạng trong lĩnh vực ít thay thế nhưng không kém phần quan trọng - trong quân phục. Quân đội trên thế giới đang trên đường giới thiệu một bộ quân phục hoàn toàn mới.
Người ta cho rằng hình thức "thông minh" sẽ bắt đầu xuất hiện ồ ạt trong quân đội các nước trong 7-10 năm tới. Hiện một số quốc gia đang tham gia vào việc phát triển vải và quần áo Công nghệ cao dựa trên nó.
Thông thường, các loại vải "thông minh" có thể được chia thành nhiều loại:
1. Bị động. Trong trường hợp này, tài liệu chỉ thu thập và truyền thông tin cho các hành động tiếp theo cho người dùng.
2. Hoạt động. Trong trường hợp này, kết cấu HiTech không chỉ nhận thông tin mà còn phản ứng, một phần dữ liệu được truyền đến máy tính cá nhân, nó đưa ra tín hiệu để thực hiện chức năng theo một thuật toán nhất định.
3. Tương tác. "Vải thông minh" không chỉ thu thập thông tin, mà còn phản ứng và thích ứng phù hợp với những thay đổi bên ngoài. Đặc biệt, áo giáp và tấm bảo vệ được tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ này sẽ có thể phục hồi các đặc tính sức mạnh của chúng trong quá trình chiến đấu. Hoặc chất liệu của đồng phục có thể cứng lại, chẳng hạn như tạo ra nẹp cho một chi bị gãy.
Một số yêu cầu nghiêm trọng được đưa ra đối với hình thức đầy hứa hẹn của thế hệ mới. Ví dụ, một mặt, nó sẽ "thoáng khí", nhưng mặt khác, nó được thiết kế để bảo vệ chống lại những mối nguy hiểm như vi rút và hóa chất vũ khí. Những yêu cầu này là gì?
Trước hết, những bộ quần áo bảo hộ sinh học hiện đại là một hình thức vô cùng bất tiện cho chiến trường. Chúng cồng kềnh và kín. Cơ thể người lính đổ nhiều mồ hôi do yếu tố sau. Các thiết bị đi kèm cũng không được tiện lợi cho lắm. Quá nóng, kiệt sức ... Hiệu quả của các binh chủng hoạt động trong trang phục như vậy bị giảm sút do chiến đấu viên mệt mỏi, mất tập trung trước những bất tiện hàng ngày.
Giải pháp cho vấn đề này là thiết bị bảo vệ "thở": nó cho phép không khí đi qua và đặc biệt, cho phép hơi nước thoát ra ngoài. Kết quả là, mồ hôi, cơ chế làm mát chính của cơ thể con người, có thể bay hơi. Tuy nhiên, cơ chế phải ngăn chặn các tác nhân hóa học và sinh học. Và đây là nơi mà cái gọi là công nghệ phát huy tác dụng. "làn da thứ hai". Nhưng công nghệ này thực sự chỉ là một yếu tố của một sự thay đổi mang tính cách mạng hơn trong hình thức hiện đại. Chúng ta đang nói về vải dựa trên ống nano carbon.
Carbon là một trong những "vật liệu xây dựng" được tìm kiếm nhiều nhất và nổi tiếng trong hóa học. Đặc biệt, hóa học hữu cơ phần lớn dựa trên việc sử dụng nguyên tố đặc biệt này của bảng tuần hoàn.
Tuy nhiên, đó chính là do chúng có khả năng phục vụ như các đường ống dẫn, Ann M. Stark thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore viết. Lawrence (Đại học Berkeley, Mỹ), các nhà nghiên cứu đang phát triển các loại vải có màng, bao gồm các ống nano carbon.
- nói Stark: news.com.ua trích dẫn lời của cô ấy.
Ngoài ra, các công ty công nghệ chuyên về hàng không vũ trụ và an ninh toàn cầu (ví dụ, Northrop Grumman) đang tích cực tài trợ cho nghiên cứu trong lĩnh vực này, cùng với các phòng thí nghiệm học thuật và chính phủ.
Việc sử dụng các ống nano carbon không chỉ giới hạn trong công nghệ da thứ hai; các nhà phát triển nhận thấy ứng dụng rộng rãi của chúng trong các đổi mới khác, bao gồm thiết bị điện tử linh hoạt, sản xuất các thành phần hàng không vũ trụ tiên tiến và thậm chí là tiềm năng phát triển của thang máy không gian.
Tiềm năng của carbon từ lâu đã thu hút các nhà khoa học; họ đã tìm cách thu được những ống nano thực sự đầu tiên vào năm 1991. Được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon liên kết, sử dụng công nghệ phù hợp, các ống có thể dùng làm cơ sở cho một vật liệu có lỗ rỗng chỉ bằng một vài lần đường kính của các nguyên tử riêng lẻ.
Ngay cả vi rút cũng quá cồng kềnh để xâm nhập vào mô như vậy. Đồng thời, không khí và hơi nước đi qua một cách tự do để vải thở tốt hơn các loại vải thương mại phổ biến như Gore-Tex.
Đồng thời, các tác nhân hóa học nhỏ gọn hơn và thậm chí có thể lọt qua một ống nano. Giải pháp là làm cho các ống nano trở nên thông minh bằng cách trang bị cho chúng các nhóm phân tử chức năng hoạt động như những người gác cổng để ngăn chặn mối đe dọa. Theo Kuang Jen Wu, trưởng nhóm Livermore, loại vải "sẽ giống như một làn da thứ hai thông minh phản ứng với môi trường. ”: do đó có tên được đề cập ở trên.
Jen Woo nhấn mạnh.
Vật liệu tương tự cũng được phát triển bởi Phòng Khoa học và Kỹ thuật của Cơ quan Giảm thiểu Đe dọa Quốc phòng Hoa Kỳ. Lầu Năm Góc đã thông báo về khả năng xuất hiện của một loại vải thông minh mới vào tháng 2016 năm XNUMX: thông tin về điều này đã được cổng thông tin Lực lượng mạng công bố.
Việc sử dụng ống nano cũng mang lại những triển vọng thú vị khác. Đặc biệt, trang phục của người lính tương lai giả định rằng các yếu tố thông minh linh hoạt sẽ được tích hợp vào bộ đồng phục, chẩn đoán tình trạng sức khỏe của người chiến đấu theo thời gian thực. Ngoài ra, các nhà khoa học đang tìm cách tạo điều kiện thuận lợi cho các hệ thống chiến đấu tiên tiến bằng cách nhúng các yếu tố của chúng vào đồng phục. Đặc biệt, họ quan tâm đến việc có thể loại bỏ dây và cung cấp cả truyền dữ liệu tốc độ cao và điện tử công suất. Ống nanocacbon là loại ống phù hợp nhất cho sự phát triển của các bộ xử lý linh hoạt. Tuy nhiên, sự quan tâm của các nhà nghiên cứu không chỉ tập trung vào chúng.
John Ho, Phó Giáo sư tại Viện Công nghệ và Đổi mới Y tế tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) và Cơ quan Kỹ thuật NUS, cho biết ấn bản của Futurity về cách nhóm của anh ấy đã tạo ra một loại vải thông minh có thể được sử dụng làm dây dẫn tín hiệu cho một số thiết bị đeo cùng một lúc. Bài báo được xuất bản vào ngày 29 tháng XNUMX năm nay.
Hiện tại, hầu hết các thiết bị đều sử dụng Bluetooth và Wi-Fi để giao tiếp không dây. Tuy nhiên, những công nghệ này nhanh chóng phóng điện tử, điều này không thể chấp nhận được đối với những người lính đang làm nhiệm vụ chiến đấu. Lục quân Mỹ đã tính toán rằng chi phí của bộ sạc pin có thể vượt quá chi phí của các loại đạn dược cỡ nhỏ, vì trong các nhiệm vụ, quân đội thường thay thế bất kỳ loại pin nào bằng loại hoàn toàn mới.
Cái gọi là siêu vật liệu đã được sử dụng để tạo ra một loại vải Hi-Tech mới ở Singapore. Được tạo ra nhân tạo và có chiết suất âm, chúng có các đặc tính điện, từ, quang học và các đặc tính khác.
Siêu vật liệu có thể tạo ra cái gọi là. "sóng bề mặt" có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu với công suất nhỏ hơn 1000 lần so với các giao thức hiện tại. Ngoài ra, việc truyền tín hiệu như vậy ít bị hack hơn - thông tin “bay” cách cơ thể 10 cm - trong Bluetooth và Wi-Fi, nó có thể “bay xa” đến khoảng cách vài chục mét.
Quần áo "thông minh" được tạo ra rất bền. Nó có thể gấp và uốn cong mà không làm giảm cường độ tín hiệu, và các dải dẫn điện thậm chí có thể bị cắt hoặc xé mà không hạn chế kết nối không dây. Quần áo cũng có thể được giặt, sấy khô và ủi giống như quần áo bình thường.
Một hình thức thông minh như vậy có thể được sử dụng hiệu quả để theo dõi hoạt động và sức khỏe của đấu ngư, giảm mức âm thanh trong tai nghe và in tin nhắn. Bằng sáng chế đã được đăng ký cho nó và một mẫu vải đã được tạo ra.
Điều thú vị nhất là công nghệ này có thể được sử dụng cùng với những bộ đồng phục hiện có. Một tia laser được sử dụng để cắt và may. Và bản thân chất liệu dẫn điện, các dải được gắn từ bên trong vào đồng phục bằng keo dán vải, có giá thành rẻ. Nó có giá trong vòng vài đô la cho mỗi mét tuyến tính và có thể được cung cấp ở dạng cuộn để sử dụng trong sản xuất công nghiệp.
Carbon được đề cập trước đây có một dạng nổi tiếng khác: graphene. Nếu ống nano có hình dạng của một khuôn khổ, thì graphene là phẳng. Nó được tạo thành từ các nguyên tử cacbon sắp xếp trong một mạng tinh thể. Vì phát hiện của nó, sinh viên tốt nghiệp của các trường đại học Nga Andrei Geim và Konstantin Novoselov đã nhận được giải Nobel. Sử dụng graphene, các nhà khoa học tại Đại học RMIT ở Melbourne, Úc đã phát triển một phương pháp hiệu quả về chi phí và có thể mở rộng phương pháp sản xuất hàng dệt nhanh, trong đó có các thiết bị lưu trữ năng lượng được tích hợp sẵn.
Thế hệ tiếp theo của các loại vải chống thấm thông minh sẽ được in laser và thực hiện trong vài phút. Đây là tương lai được các nhà nghiên cứu hình dung đằng sau các công nghệ phát triển dệt may điện tử mới. Đã ở giai đoạn thử nghiệm, trong ba phút, phương pháp này cho phép bạn tạo ra một mẫu vải thông minh với kích thước 10x10 cm. Vải không thấm nước, có thể co giãn và dễ dàng tích hợp với các công nghệ lưu trữ năng lượng.
Công nghệ này cho phép các siêu tụ điện graphene được ứng dụng trực tiếp vào hàng dệt bằng cách sử dụng phương pháp in laser. Chúng là loại pin mạnh mẽ và bền bỉ, có thể dễ dàng kết hợp với năng lượng mặt trời hoặc các nguồn năng lượng khác. Trong tương lai, phương pháp này có thể nhanh chóng tạo ra hàng dệt thông minh ở dạng cuộn.
Tiến sĩ Litty Tekkakara, một nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học RMIT, nhấn mạnh rằng hàng dệt thông minh tích hợp công nghệ cảm biến, giao tiếp không dây hoặc theo dõi sức khỏe đòi hỏi các giải pháp năng lượng mạnh mẽ và đáng tin cậy.
- Tekkakara bình luận về tình hình với tạp chí Khoa học hàng ngày vào cuối tháng XNUMX năm nay.
Hiện tại, với sự hỗ trợ của nghiên cứu, người ta đã chứng minh được rằng vật liệu này đã cho thấy khả năng chịu được nhiệt độ và giặt tẩy khác nhau, các đặc tính của nó vẫn ổn định.
Các thử nghiệm thuộc dạng "thông minh" đã bắt đầu từ rất lâu. Khái niệm sử dụng của nó được công bố vào năm 2005, và vào tháng 2012 năm XNUMX, công ty Intelligent Textiles từ Surrey của Anh đã trình diễn hình thức đầy hứa hẹn tại một sự kiện do Trung tâm Doanh nghiệp Quốc phòng (CDE) tổ chức. Công ty đã được cấp bằng sáng chế cho một số kỹ thuật dệt các loại vải dẫn điện phức tạp. "Vải điện tử" có thể cung cấp cho đồng phục một nguồn điện và đường truyền trung tâm duy nhất, loại bỏ hầu hết các loại cáp và dây điện cồng kềnh.
Hệ thống cho phép truyền dữ liệu và điện ngay cả khi vải bị hỏng - đây là điểm khác biệt của nó so với các công nghệ sử dụng dây cáp.
Asha Thompson, giám đốc của Intelligent Textiles, nói với BBC News.
Công ty sau đó đã nhận được khoảng 240 bảng Anh để phát triển công nghệ hơn nữa. Công ty cũng đang phát triển một bàn phím vải để sử dụng với một máy tính xách tay được lên kế hoạch tích hợp với đồng phục.
Trong báo cáo Nghiên cứu thị trường Tương lai, đưa ra dự báo cho lĩnh vực thị trường này cho đến năm 2023, lưu ý rằng vào ngày được chỉ định, thị trường toàn cầu cho các loại vải thông minh dùng trong quân sự sẽ vượt quá 1,7 tỷ USD.
Theo các nhà phân tích, Hoa Kỳ đang làm hầu hết theo hướng này, nhưng các nước châu Á, như Ấn Độ và Trung Quốc, đã sẵn sàng đầu tư đáng kể vào lĩnh vực này.
Nga cũng không sẵn sàng đứng sang một bên. Kênh truyền hình Zvezda đưa tin về việc sử dụng các loại vải thông minh trong một bộ thiết bị đầy hứa hẹn cho "người lính tương lai" Ratnik-2 của Nga. Đặc biệt, bộ đồng phục sử dụng chất liệu vải aramid được ngâm tẩm với thành phần đặc biệt từ Kamenskvolokno JSC. Về điều này trong tài liệu của anh ấy về thiết bị mới kể lại Kênh truyền hình "Ngôi sao".
Rostec đã giới thiệu vật liệu tắc kè hoa vào năm 2018 và phiên bản sửa đổi của nó vào năm 2019. Loại vải này có thể bắt chước phong cảnh - chất liệu này đã phủ lên mũ bảo hiểm của "Warrior". Để ngụy trang hiệu quả máy bay chiến đấu hoặc thiết bị, vật liệu này chỉ cần một lượng điện vài watt. Các kỹ sư từ Viện Công nghệ Nghiên cứu Tekhnomash chịu trách nhiệm phát triển.
Đối với Bắc Cực, Tổ chức Nghiên cứu Nâng cao (FPI) đã phát triển một loại vật liệu đặc biệt có thể lưu trữ nhiệt trong quá trình luyện tập và sau đó giải phóng trở lại. Về năng lượng dự trữ, loại vải này có khả năng vượt trội hơn các nguyên liệu ngoại lai sẵn có từ 3 - 5 lần. Điều này đã được giám đốc quỹ Andrey Grigoriev công bố trong một bài bình luận trước TASS vào ngày 9 tháng 2019 năm XNUMX. Vải được tạo ra bằng công nghệ thu được các sợi siêu mỏng sử dụng kỹ thuật quay điện.
Ngoài ra, các nhà khoa học Nga đã cố gắng phát triển các vật liệu thông minh tương tự như những gì được mô tả ở đầu bài báo: chúng cho phép không khí và hơi nước đi qua, nhưng bẫy các hạt sol khí. FPI cho biết công việc về vải này đang được thực hiện cùng với Đại học Bang Saratov.
Người ta cho rằng hình thức "thông minh" sẽ bắt đầu xuất hiện ồ ạt trong quân đội các nước trong 7-10 năm tới. Hiện một số quốc gia đang tham gia vào việc phát triển vải và quần áo Công nghệ cao dựa trên nó.
Thông thường, các loại vải "thông minh" có thể được chia thành nhiều loại:
1. Bị động. Trong trường hợp này, tài liệu chỉ thu thập và truyền thông tin cho các hành động tiếp theo cho người dùng.
2. Hoạt động. Trong trường hợp này, kết cấu HiTech không chỉ nhận thông tin mà còn phản ứng, một phần dữ liệu được truyền đến máy tính cá nhân, nó đưa ra tín hiệu để thực hiện chức năng theo một thuật toán nhất định.
3. Tương tác. "Vải thông minh" không chỉ thu thập thông tin, mà còn phản ứng và thích ứng phù hợp với những thay đổi bên ngoài. Đặc biệt, áo giáp và tấm bảo vệ được tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ này sẽ có thể phục hồi các đặc tính sức mạnh của chúng trong quá trình chiến đấu. Hoặc chất liệu của đồng phục có thể cứng lại, chẳng hạn như tạo ra nẹp cho một chi bị gãy.
Có nhiều yêu cầu đối với "vải thông minh"
Một số yêu cầu nghiêm trọng được đưa ra đối với hình thức đầy hứa hẹn của thế hệ mới. Ví dụ, một mặt, nó sẽ "thoáng khí", nhưng mặt khác, nó được thiết kế để bảo vệ chống lại những mối nguy hiểm như vi rút và hóa chất vũ khí. Những yêu cầu này là gì?
Trước hết, những bộ quần áo bảo hộ sinh học hiện đại là một hình thức vô cùng bất tiện cho chiến trường. Chúng cồng kềnh và kín. Cơ thể người lính đổ nhiều mồ hôi do yếu tố sau. Các thiết bị đi kèm cũng không được tiện lợi cho lắm. Quá nóng, kiệt sức ... Hiệu quả của các binh chủng hoạt động trong trang phục như vậy bị giảm sút do chiến đấu viên mệt mỏi, mất tập trung trước những bất tiện hàng ngày.
Giải pháp cho vấn đề này là thiết bị bảo vệ "thở": nó cho phép không khí đi qua và đặc biệt, cho phép hơi nước thoát ra ngoài. Kết quả là, mồ hôi, cơ chế làm mát chính của cơ thể con người, có thể bay hơi. Tuy nhiên, cơ chế phải ngăn chặn các tác nhân hóa học và sinh học. Và đây là nơi mà cái gọi là công nghệ phát huy tác dụng. "làn da thứ hai". Nhưng công nghệ này thực sự chỉ là một yếu tố của một sự thay đổi mang tính cách mạng hơn trong hình thức hiện đại. Chúng ta đang nói về vải dựa trên ống nano carbon.
Chiều rộng - nhỏ hơn 5 nanomet
Carbon là một trong những "vật liệu xây dựng" được tìm kiếm nhiều nhất và nổi tiếng trong hóa học. Đặc biệt, hóa học hữu cơ phần lớn dựa trên việc sử dụng nguyên tố đặc biệt này của bảng tuần hoàn.
Tuy nhiên, đó chính là do chúng có khả năng phục vụ như các đường ống dẫn, Ann M. Stark thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore viết. Lawrence (Đại học Berkeley, Mỹ), các nhà nghiên cứu đang phát triển các loại vải có màng, bao gồm các ống nano carbon.
Ống nano nhỏ hơn đường kính của sợi tóc người năm nghìn lần. Chúng cung cấp các kênh mà không khí và hơi nước có thể đi qua, nhưng cũng chặn các tác nhân sinh học.
- nói Stark: news.com.ua trích dẫn lời của cô ấy.
Ngoài ra, các công ty công nghệ chuyên về hàng không vũ trụ và an ninh toàn cầu (ví dụ, Northrop Grumman) đang tích cực tài trợ cho nghiên cứu trong lĩnh vực này, cùng với các phòng thí nghiệm học thuật và chính phủ.
Việc sử dụng các ống nano carbon không chỉ giới hạn trong công nghệ da thứ hai; các nhà phát triển nhận thấy ứng dụng rộng rãi của chúng trong các đổi mới khác, bao gồm thiết bị điện tử linh hoạt, sản xuất các thành phần hàng không vũ trụ tiên tiến và thậm chí là tiềm năng phát triển của thang máy không gian.
Carbon từ lâu đã thu hút các nhà khoa học
Tiềm năng của carbon từ lâu đã thu hút các nhà khoa học; họ đã tìm cách thu được những ống nano thực sự đầu tiên vào năm 1991. Được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon liên kết, sử dụng công nghệ phù hợp, các ống có thể dùng làm cơ sở cho một vật liệu có lỗ rỗng chỉ bằng một vài lần đường kính của các nguyên tử riêng lẻ.
Ngay cả vi rút cũng quá cồng kềnh để xâm nhập vào mô như vậy. Đồng thời, không khí và hơi nước đi qua một cách tự do để vải thở tốt hơn các loại vải thương mại phổ biến như Gore-Tex.
Đồng thời, các tác nhân hóa học nhỏ gọn hơn và thậm chí có thể lọt qua một ống nano. Giải pháp là làm cho các ống nano trở nên thông minh bằng cách trang bị cho chúng các nhóm phân tử chức năng hoạt động như những người gác cổng để ngăn chặn mối đe dọa. Theo Kuang Jen Wu, trưởng nhóm Livermore, loại vải "sẽ giống như một làn da thứ hai thông minh phản ứng với môi trường. ”: do đó có tên được đề cập ở trên.
Do đó, mô sẽ có thể ngăn chặn các tác nhân hóa học như khí mù tạt, khí thần kinh GD và VX, chất độc như độc tố ruột của tụ cầu, và các bào tử sinh học như bệnh than.
Jen Woo nhấn mạnh.
Vật liệu tương tự cũng được phát triển bởi Phòng Khoa học và Kỹ thuật của Cơ quan Giảm thiểu Đe dọa Quốc phòng Hoa Kỳ. Lầu Năm Góc đã thông báo về khả năng xuất hiện của một loại vải thông minh mới vào tháng 2016 năm XNUMX: thông tin về điều này đã được cổng thông tin Lực lượng mạng công bố.
Việc sử dụng ống nano cũng mang lại những triển vọng thú vị khác. Đặc biệt, trang phục của người lính tương lai giả định rằng các yếu tố thông minh linh hoạt sẽ được tích hợp vào bộ đồng phục, chẩn đoán tình trạng sức khỏe của người chiến đấu theo thời gian thực. Ngoài ra, các nhà khoa học đang tìm cách tạo điều kiện thuận lợi cho các hệ thống chiến đấu tiên tiến bằng cách nhúng các yếu tố của chúng vào đồng phục. Đặc biệt, họ quan tâm đến việc có thể loại bỏ dây và cung cấp cả truyền dữ liệu tốc độ cao và điện tử công suất. Ống nanocacbon là loại ống phù hợp nhất cho sự phát triển của các bộ xử lý linh hoạt. Tuy nhiên, sự quan tâm của các nhà nghiên cứu không chỉ tập trung vào chúng.
John Ho, Phó Giáo sư tại Viện Công nghệ và Đổi mới Y tế tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) và Cơ quan Kỹ thuật NUS, cho biết ấn bản của Futurity về cách nhóm của anh ấy đã tạo ra một loại vải thông minh có thể được sử dụng làm dây dẫn tín hiệu cho một số thiết bị đeo cùng một lúc. Bài báo được xuất bản vào ngày 29 tháng XNUMX năm nay.
Hiện tại, hầu hết các thiết bị đều sử dụng Bluetooth và Wi-Fi để giao tiếp không dây. Tuy nhiên, những công nghệ này nhanh chóng phóng điện tử, điều này không thể chấp nhận được đối với những người lính đang làm nhiệm vụ chiến đấu. Lục quân Mỹ đã tính toán rằng chi phí của bộ sạc pin có thể vượt quá chi phí của các loại đạn dược cỡ nhỏ, vì trong các nhiệm vụ, quân đội thường thay thế bất kỳ loại pin nào bằng loại hoàn toàn mới.
Siêu vật liệu
Cái gọi là siêu vật liệu đã được sử dụng để tạo ra một loại vải Hi-Tech mới ở Singapore. Được tạo ra nhân tạo và có chiết suất âm, chúng có các đặc tính điện, từ, quang học và các đặc tính khác.
Siêu vật liệu có thể tạo ra cái gọi là. "sóng bề mặt" có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu với công suất nhỏ hơn 1000 lần so với các giao thức hiện tại. Ngoài ra, việc truyền tín hiệu như vậy ít bị hack hơn - thông tin “bay” cách cơ thể 10 cm - trong Bluetooth và Wi-Fi, nó có thể “bay xa” đến khoảng cách vài chục mét.
Quần áo "thông minh" được tạo ra rất bền. Nó có thể gấp và uốn cong mà không làm giảm cường độ tín hiệu, và các dải dẫn điện thậm chí có thể bị cắt hoặc xé mà không hạn chế kết nối không dây. Quần áo cũng có thể được giặt, sấy khô và ủi giống như quần áo bình thường.
Một hình thức thông minh như vậy có thể được sử dụng hiệu quả để theo dõi hoạt động và sức khỏe của đấu ngư, giảm mức âm thanh trong tai nghe và in tin nhắn. Bằng sáng chế đã được đăng ký cho nó và một mẫu vải đã được tạo ra.
Điều thú vị nhất là công nghệ này có thể được sử dụng cùng với những bộ đồng phục hiện có. Một tia laser được sử dụng để cắt và may. Và bản thân chất liệu dẫn điện, các dải được gắn từ bên trong vào đồng phục bằng keo dán vải, có giá thành rẻ. Nó có giá trong vòng vài đô la cho mỗi mét tuyến tính và có thể được cung cấp ở dạng cuộn để sử dụng trong sản xuất công nghiệp.
Carbon được đề cập trước đây có một dạng nổi tiếng khác: graphene. Nếu ống nano có hình dạng của một khuôn khổ, thì graphene là phẳng. Nó được tạo thành từ các nguyên tử cacbon sắp xếp trong một mạng tinh thể. Vì phát hiện của nó, sinh viên tốt nghiệp của các trường đại học Nga Andrei Geim và Konstantin Novoselov đã nhận được giải Nobel. Sử dụng graphene, các nhà khoa học tại Đại học RMIT ở Melbourne, Úc đã phát triển một phương pháp hiệu quả về chi phí và có thể mở rộng phương pháp sản xuất hàng dệt nhanh, trong đó có các thiết bị lưu trữ năng lượng được tích hợp sẵn.
Thế hệ tiếp theo của các loại vải chống thấm thông minh sẽ được in laser và thực hiện trong vài phút. Đây là tương lai được các nhà nghiên cứu hình dung đằng sau các công nghệ phát triển dệt may điện tử mới. Đã ở giai đoạn thử nghiệm, trong ba phút, phương pháp này cho phép bạn tạo ra một mẫu vải thông minh với kích thước 10x10 cm. Vải không thấm nước, có thể co giãn và dễ dàng tích hợp với các công nghệ lưu trữ năng lượng.
Laser thay cho thợ may
Công nghệ này cho phép các siêu tụ điện graphene được ứng dụng trực tiếp vào hàng dệt bằng cách sử dụng phương pháp in laser. Chúng là loại pin mạnh mẽ và bền bỉ, có thể dễ dàng kết hợp với năng lượng mặt trời hoặc các nguồn năng lượng khác. Trong tương lai, phương pháp này có thể nhanh chóng tạo ra hàng dệt thông minh ở dạng cuộn.
Tiến sĩ Litty Tekkakara, một nhà nghiên cứu tại Trường Khoa học RMIT, nhấn mạnh rằng hàng dệt thông minh tích hợp công nghệ cảm biến, giao tiếp không dây hoặc theo dõi sức khỏe đòi hỏi các giải pháp năng lượng mạnh mẽ và đáng tin cậy.
Các cách tiếp cận hiện tại để lưu trữ năng lượng thông minh trong ngành dệt may, chẳng hạn như may pin vào quần áo hoặc sử dụng sợi điện tử, có thể cồng kềnh và nặng nề, đồng thời có các vấn đề về hiệu suất.
- Tekkakara bình luận về tình hình với tạp chí Khoa học hàng ngày vào cuối tháng XNUMX năm nay.
Các linh kiện điện tử này cũng có thể bị đoản mạch và hư hỏng cơ học khi chúng tiếp xúc với mồ hôi hoặc hơi ẩm từ môi trường. Siêu tụ điện dựa trên graphene của chúng tôi không chỉ có thể giặt được hoàn toàn, nó có thể lưu trữ năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho một loại quần áo thông minh và nó có thể được sản xuất với số lượng lớn trong vài phút.
Bằng cách giải quyết những thách thức về lưu trữ năng lượng trong hàng dệt điện tử, chúng tôi hy vọng sẽ tạo ra một thế hệ công nghệ mặc mới và đồng phục công nghệ cao.
Bằng cách giải quyết những thách thức về lưu trữ năng lượng trong hàng dệt điện tử, chúng tôi hy vọng sẽ tạo ra một thế hệ công nghệ mặc mới và đồng phục công nghệ cao.
Hiện tại, với sự hỗ trợ của nghiên cứu, người ta đã chứng minh được rằng vật liệu này đã cho thấy khả năng chịu được nhiệt độ và giặt tẩy khác nhau, các đặc tính của nó vẫn ổn định.
Khái niệm này đã được thảo luận công khai từ đầu những năm 2000
Các thử nghiệm thuộc dạng "thông minh" đã bắt đầu từ rất lâu. Khái niệm sử dụng của nó được công bố vào năm 2005, và vào tháng 2012 năm XNUMX, công ty Intelligent Textiles từ Surrey của Anh đã trình diễn hình thức đầy hứa hẹn tại một sự kiện do Trung tâm Doanh nghiệp Quốc phòng (CDE) tổ chức. Công ty đã được cấp bằng sáng chế cho một số kỹ thuật dệt các loại vải dẫn điện phức tạp. "Vải điện tử" có thể cung cấp cho đồng phục một nguồn điện và đường truyền trung tâm duy nhất, loại bỏ hầu hết các loại cáp và dây điện cồng kềnh.
Hệ thống cho phép truyền dữ liệu và điện ngay cả khi vải bị hỏng - đây là điểm khác biệt của nó so với các công nghệ sử dụng dây cáp.
Chúng tôi có loại vải được tích hợp trong áo vest, áo sơ mi, mũ bảo hiểm, ba lô và găng tay súng. Điều này cho phép chúng tôi tạo ra một mạng lưới truyền năng lượng và dữ liệu đến nơi chúng tôi cần.
Asha Thompson, giám đốc của Intelligent Textiles, nói với BBC News.
Công ty sau đó đã nhận được khoảng 240 bảng Anh để phát triển công nghệ hơn nữa. Công ty cũng đang phát triển một bàn phím vải để sử dụng với một máy tính xách tay được lên kế hoạch tích hợp với đồng phục.
Thị trường toàn cầu cho các loại vải "thông minh" đang phát triển
Trong báo cáo Nghiên cứu thị trường Tương lai, đưa ra dự báo cho lĩnh vực thị trường này cho đến năm 2023, lưu ý rằng vào ngày được chỉ định, thị trường toàn cầu cho các loại vải thông minh dùng trong quân sự sẽ vượt quá 1,7 tỷ USD.
Theo các nhà phân tích, Hoa Kỳ đang làm hầu hết theo hướng này, nhưng các nước châu Á, như Ấn Độ và Trung Quốc, đã sẵn sàng đầu tư đáng kể vào lĩnh vực này.
Nga đang phát triển
Nga cũng không sẵn sàng đứng sang một bên. Kênh truyền hình Zvezda đưa tin về việc sử dụng các loại vải thông minh trong một bộ thiết bị đầy hứa hẹn cho "người lính tương lai" Ratnik-2 của Nga. Đặc biệt, bộ đồng phục sử dụng chất liệu vải aramid được ngâm tẩm với thành phần đặc biệt từ Kamenskvolokno JSC. Về điều này trong tài liệu của anh ấy về thiết bị mới kể lại Kênh truyền hình "Ngôi sao".
Rostec đã giới thiệu vật liệu tắc kè hoa vào năm 2018 và phiên bản sửa đổi của nó vào năm 2019. Loại vải này có thể bắt chước phong cảnh - chất liệu này đã phủ lên mũ bảo hiểm của "Warrior". Để ngụy trang hiệu quả máy bay chiến đấu hoặc thiết bị, vật liệu này chỉ cần một lượng điện vài watt. Các kỹ sư từ Viện Công nghệ Nghiên cứu Tekhnomash chịu trách nhiệm phát triển.
Đối với Bắc Cực, Tổ chức Nghiên cứu Nâng cao (FPI) đã phát triển một loại vật liệu đặc biệt có thể lưu trữ nhiệt trong quá trình luyện tập và sau đó giải phóng trở lại. Về năng lượng dự trữ, loại vải này có khả năng vượt trội hơn các nguyên liệu ngoại lai sẵn có từ 3 - 5 lần. Điều này đã được giám đốc quỹ Andrey Grigoriev công bố trong một bài bình luận trước TASS vào ngày 9 tháng 2019 năm XNUMX. Vải được tạo ra bằng công nghệ thu được các sợi siêu mỏng sử dụng kỹ thuật quay điện.
Ngoài ra, các nhà khoa học Nga đã cố gắng phát triển các vật liệu thông minh tương tự như những gì được mô tả ở đầu bài báo: chúng cho phép không khí và hơi nước đi qua, nhưng bẫy các hạt sol khí. FPI cho biết công việc về vải này đang được thực hiện cùng với Đại học Bang Saratov.
tin tức