ثورة في التكنولوجيا العسكرية. ترتبط هذه الكلمات بشكل أساسي بالأسلحة الخارقة وخزانات الليزر وبرامج الجيل الجديد والذكاء الاصطناعي. ومع ذلك ، في المستقبل القريب ، تنتظر الصناعة العسكرية انقلابًا في مجال بديل أقل ، ولكن ليس أقل أهمية - بالزي العسكري. جيوش العالم في طريقها لتقديم زي عسكري جديد تمامًا.
من المفترض أن الشكل "الذكي" سيبدأ في الظهور بشكل جماعي في جيوش الدول المختلفة في السنوات السبع أو العشر القادمة. الآن ، تعمل العديد من البلدان في تطوير النسيج عالي التقنية والملابس على أساسها.
يمكن تقسيم الأقمشة "الذكية" المشروطة إلى عدة أنواع:
1. سلبي. في هذه الحالة ، تقوم المادة فقط بجمع ونقل المعلومات الخاصة بالإجراءات اللاحقة إلى المستخدم.
2. نشط. في هذه الحالة ، لا يتلقى نسيج HiTech المعلومات فحسب ، بل يتفاعل أيضًا ، ويتم إرسال جزء من البيانات إلى جهاز كمبيوتر شخصي ، مما يعطي إشارة للعمل على الوظيفة وفقًا لخوارزمية معينة.
3. تفاعلي. لا يجمع النسيج الذكي المعلومات فحسب ، بل يتفاعل أيضًا ويتكيف وفقًا للتغيرات الخارجية. على وجه الخصوص ، ستتمكن الدروع الواقية للبدن والألواح الواقية التي تم إنشاؤها باستخدام هذه التقنيات من استعادة خصائص قوتها أثناء القتال. أو قد تتصلب مادة الزي الرسمي ، مما يؤدي ، على سبيل المثال ، إلى جبيرة لطرف مكسور.
هناك العديد من المتطلبات على النسيج الذكي
يتم فرض العديد من المتطلبات الجادة على الشكل الواعد للجيل الجديد. على سبيل المثال ، من ناحية ، سيكون "التنفس" ، ولكن من ناحية أخرى ، فهو مصمم للحماية من مخاطر مثل الفيروسات والأسلحة الكيميائية. ما هي أسباب هذه المتطلبات؟
بادئ ذي بدء ، تعتبر بدلات الحماية البيوكيميائية الحديثة شكلاً غير مريح للغاية لساحة المعركة. إنها ضخمة ومختومة بإحكام. يتعرق جسد الجندي بغزارة بسبب العامل الأخير. المعدات ذات الصلة ليست مريحة للغاية أيضًا. ارتفاع درجة الحرارة والإرهاق … تنخفض فعالية القوات العاملة في مثل هذه الملابس بسبب إجهاد الجنود وإلهائهم للإزعاج اليومي.
حل هذه المشكلة هو معدات الحماية التي "تتنفس": فهي تسمح للهواء بالمرور ، وعلى وجه الخصوص ، تسمح بخروج بخار الماء. ونتيجة لذلك ، يمكن أن يتبخر العرق ، وهو آلية التبريد الرئيسية لجسم الإنسان. ومع ذلك ، يجب أن تمنع الآلية العوامل الكيميائية والبيولوجية. وهنا يأتي دور ما يسمى بالتكنولوجيا. "قشرة البشرة الثانية". لكن هذه التكنولوجيا هي في الواقع مجرد عنصر واحد من عناصر التغيير الأكثر ثورية في شكلها الحديث. نحن نتحدث عن نسيج يعتمد على الأنابيب النانوية الكربونية.
العرض - أقل من 5 نانومتر
يعتبر الكربون أحد "مواد البناء" الأكثر رواجًا وشهرة في الكيمياء. على وجه الخصوص ، تعتمد الكيمياء العضوية إلى حد كبير على استخدام هذا العنصر المحدد في الجدول الدوري.
ومع ذلك ، فإن هذا يرجع بالتحديد إلى قدرتها على العمل كخطوط أنابيب ، كما كتبت آن إم ستارك من مختبر ليفرمور الوطني. لورنس (جامعة بيركلي ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، يقوم الباحثون بتطوير أقمشة ذات أغشية تشمل أنابيب الكربون النانوية.
الأنابيب النانوية أصغر بخمسة آلاف مرة من قطر شعرة الإنسان.إنها توفر قنوات يمكن من خلالها مرور الهواء وبخار الماء ، ولكنها أيضًا تمنع العوامل البيولوجية.
- تقول ستارك: اقتبس كلامها news.com.ua.
بالإضافة إلى ذلك ، تعمل شركات التكنولوجيا المتخصصة في مجال الفضاء والأمن العالمي (على سبيل المثال ، شركة Northrop Grumman) بنشاط على تمويل الأبحاث في هذا المجال بالتعاون مع المختبرات الأكاديمية والحكومية.
لا يقتصر استخدام الأنابيب النانوية الكربونية على تقنية الجلد الثانية ؛ يرى المطورون استخدامها على نطاق واسع في ابتكارات أخرى ، بما في ذلك الإلكترونيات المرنة ومكونات الطيران المتقدمة وحتى التطوير المحتمل للمصاعد الفضائية.
لطالما جذب الكربون العلماء
لطالما جذبت إمكانات الكربون العلماء ؛ تمكنوا من الحصول على أول أنابيب نانوية حقيقية في عام 1991. مصنوعة من ذرات كربون مرتبطة ، باستخدام التقنيات المناسبة ، يمكن أن تكون الأنابيب بمثابة أساس لمادة لا يزيد حجم مسامها عن قطر الذرات الفردية إلا بعدة مرات.
حتى الفيروسات ضخمة جدًا لاختراق مثل هذه الأنسجة. في الوقت نفسه ، يمر الهواء وبخار الماء بحرية شديدة لدرجة أن النسيج "يتنفس" بشكل أفضل من الأقمشة التجارية الشهيرة مثل Gore-Tex.
في الوقت نفسه ، تكون العوامل الكيميائية أكثر إحكاما ويمكن أن تنزلق عبر أنبوب نانوي. يكمن الحل في جعل الأنابيب النانوية ذكية من خلال تزويدها بمجموعات وظيفية من الجزيئات تعمل بمثابة حراس البوابة لمنع التهديد. وفقًا لقائد فريق ليفرمور كوانج جين وو ، فإن النسيج : ومن هنا جاء الاسم المذكور أعلاه.
وبالتالي ، فإن الأنسجة ستكون قادرة على منع العوامل الكيميائية مثل غاز الخردل ، وغازات الأعصاب GD و VX ، والسموم مثل المكورات العنقودية المعوية ، والجراثيم البيولوجية مثل الجمرة الخبيثة.
- يؤكد جين وو.
تم تطوير مواد مماثلة من قبل المكتب المشترك للعلوم والتكنولوجيا التابع لوكالة الحد من التهديدات الدفاعية الأمريكية. أعلن البنتاغون عن ظهور محتمل لنسيج ذكي جديد في ديسمبر 2016: تم نشر معلومات حول هذا من قبل بوابة شبكة القوات.
يقدم استخدام الأنابيب النانوية أيضًا وجهات نظر أخرى مثيرة للاهتمام. على وجه الخصوص ، تشير معدات جندي المستقبل إلى أنه سيتم دمج العناصر الذكية المرنة في الزي الرسمي ، والتي تشخص صحة الجندي في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك ، يبحث العلماء عن طرق لتخفيف أنظمة القتال الواعدة من خلال دمج العناصر في الزي الرسمي. على وجه الخصوص ، فهم مهتمون بالقدرة على التخلص من الأسلاك وتوفير كل من نقل البيانات عالي السرعة والطاقة للإلكترونيات. تعتبر أنابيب الكربون النانوي الخيار الأفضل لتطوير المعالجات المرنة. ومع ذلك ، فإن اهتمام الباحثين لا يتركز عليهم فقط.
تحدث جون هو ، الأستاذ المساعد في معهد الابتكار الصحي والتكنولوجيا في جامعة سنغافورة الوطنية (NUS) و NUS Engineering ، إلى Futurity حول كيفية تمكن فريقه من إنشاء نسيج ذكي يمكن استخدامه كموصل إشارة لعدة أجهزة يمكن ارتداؤها الأجهزة في نفس الوقت. تم نشر المقال في 29 يوليو من هذا العام.
حاليًا ، تستخدم معظم الأجهزة Bluetooth و Wi-Fi للاتصال اللاسلكي. ومع ذلك ، فإن هذه التقنيات تستنزف الإلكترونيات بسرعة ، وهو أمر غير مقبول للجنود في عملية قتالية. قدر الجيش الأمريكي أن تكلفة أجهزة شحن البطاريات قد تتجاوز تكلفة ذخيرة الأسلحة الصغيرة ، حيث يفضل الجيش استبدال أي بطاريات بأخرى جديدة تمامًا في المهام.
المواد الخارقة
لإنشاء نسيج جديد عالي التقنية في سنغافورة ، تم استخدام ما يسمى بالمواد الخارقة. تم إنشاؤها بشكل مصطنع وامتلاكها معامل انكسار سالب ، ولها خصائص كهربائية ومغناطيسية وبصرية فريدة وغيرها من الخصائص.
المواد الخارقة قادرة على خلق ما يسمى."الموجات السطحية" ، والتي يمكن أن توفر نقل البيانات بقوة 1000 مرة أقل من البروتوكولات الحديثة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إرسال مثل هذه الإشارة أقل عرضة للقرصنة - المعلومات "تنتقل" 10 سم من الجسم - في البلوتوث والواي فاي يمكن أن "تطير" لمسافة تصل إلى عدة عشرات من الأمتار.
الملابس الذكية التي تم إنشاؤها متينة للغاية. يمكن طيها وثنيها بأقل خسارة في قوة الإشارة ، ويمكن حتى أن تقطع أو تنكسر الشرائط الموصلة دون الحد من القدرات اللاسلكية. يمكن أيضًا غسل الملابس وتجفيفها وكويها بنفس طريقة غسل الملابس العادية.
يمكن استخدام هذا النموذج الذكي بشكل فعال لمراقبة أداء وصحة المقاتل ، وتقليل مستوى الصوت في سماعات الرأس ، وطباعة الرسائل. تم بالفعل تسجيل براءة اختراع لها ، وتم إنشاء عينة من القماش.
الشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أنه يمكن استخدام هذه التقنية مع عينات موجودة من الزي الرسمي. يستخدم الليزر للقص والخياطة. والمادة الموصلة نفسها ، التي يتم ربط شرائطها من الداخل بالزي الموحد عن طريق غراء القماش ، رخيصة الثمن. يتكلف في حدود بضعة دولارات للمتر ويمكن توفيره على شكل لفات للاستخدام الصناعي.
يحتوي الكربون المذكور سابقًا على شكل آخر معروف: الجرافين. إذا كانت الأنابيب النانوية في شكل إطار ، فإن الجرافين يكون مسطحًا. وهي مكونة من ذرات كربون تشكل شبكة. في افتتاحه ، حصل خريجو الجامعات الروسية أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف على جائزة نوبل. باستخدام الجرافين ، تمكن العلماء في جامعة RMIT في ملبورن بأستراليا من تطوير طريقة فعالة من حيث التكلفة وقابلة للتطوير لصناعة المنسوجات التي تتضمن أجهزة تخزين الطاقة بسرعة.
سيتم طباعة الجيل القادم من الأقمشة الذكية المقاومة للماء بالليزر وتصنيعها في دقائق. هذا هو المستقبل الذي يمثله الباحثون وراء التقنيات الجديدة لتطوير المنسوجات الإلكترونية. في المرحلة التجريبية ، تتيح لك هذه الطريقة ، في غضون ثلاث دقائق ، إنشاء عينة من القماش الذكي بقياس 10 × 10 سم ، والقماش مقاوم للماء وقابل للتمدد ويمكن دمجه بسهولة مع تقنيات تخزين الطاقة.
الليزر بدلا من الخياطة
تسمح هذه التقنية باستخدام الطباعة بالليزر لتطبيق مكثفات الجرافين الفائقة مباشرة على المنسوجات. إنها بطاريات قوية ومتينة يمكن دمجها بسهولة مع مصادر الطاقة الشمسية أو غيرها من مصادر الطاقة. في المستقبل ، تتيح هذه الطريقة إنشاء منسوجات ذكية بشكل لفات بسرعة.
تؤكد الدكتورة ليتي تيكاكارا ، الباحثة في كلية RMIT للعلوم ، أن المنسوجات الذكية المزودة بتكنولوجيا الاستشعار المدمجة أو الاتصالات اللاسلكية أو المراقبة الصحية تتطلب حلول طاقة قوية وموثوقة.
يمكن أن تكون الأساليب الحديثة لتخزين الطاقة الذكية في صناعة النسيج ، مثل خياطة البطاريات في الملابس أو استخدام الألياف الإلكترونية ، مرهقة ومرهقة ، ولها مشكلات في الأداء.
- علق على موقف تكاكار لمجلة ساينس ديلي نهاية شهر أغسطس من هذا العام.
يمكن أن تكون هذه المكونات الإلكترونية أيضًا عرضة للدوائر القصيرة والأضرار الميكانيكية عندما تتلامس مع العرق أو الرطوبة من البيئة. المكثفات الفائقة التي تعتمد على الجرافين ليست قابلة للغسل تمامًا فحسب ، بل يمكنها أيضًا تخزين الطاقة اللازمة لتشغيل الملابس الذكية ، ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة في دقائق.
من خلال مواجهة تحديات تخزين الطاقة في المنسوجات الإلكترونية ، نأمل في إنشاء جيل جديد من التكنولوجيا القابلة للارتداء والزي الموحد عالي التقنية.
في الوقت الحالي ، بمساعدة البحث ، ثبت أن هذه المادة أظهرت مقاومة لدرجات الحرارة المختلفة والغسيل ، وتظل خصائصها ثابتة.
تمت مناقشة هذا المفهوم علنًا منذ أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين
بدأ اختبار النموذج "الذكي" منذ وقت طويل. تم نشر مفهوم لاستخدامه في عام 2005 ، وفي أبريل 2012 ، أظهرت شركة Intelligent Textiles التي تتخذ من ساري مقراً لها شكلاً واعدًا في حدث استضافه مركز مؤسسات الدفاع (CDE). حصلت الشركة على براءة اختراع لعدد من تقنيات نسج الأقمشة الموصلة المعقدة. يمكن أن يوفر النسيج الإلكتروني الزي الرسمي بمصدر مركزي واحد للطاقة والنقل ، مما يلغي معظم الكابلات والأسلاك المرهقة.
يسمح النظام بنقل البيانات والطاقة حتى في حالة تلف الأنسجة ، وهو ما يختلف عن التقنيات التي تستخدم الكابلات.
لدينا نسيج مضمن في سترة وقميص وخوذة وحقيبة ظهر وقفاز سلاح. سمح لنا ذلك بإنشاء شبكة تنقل الطاقة والبيانات إلى حيث نحتاج إليها.
وقالت آشا طومسون ، مديرة شركة Intelligent Textiles ، لبي بي سي نيوز.
ثم تلقت الشركة حوالي 240 ألف جنيه لمواصلة تطوير التكنولوجيا. كانت الشركة تعمل أيضًا على تطوير لوحة مفاتيح قماشية لاستخدامها مع جهاز كمبيوتر محمول ، وكان من المخطط دمجها مع الزي الرسمي.
ينمو السوق العالمي للأقمشة الذكية
يشير مستقبل أبحاث السوق ، مع توقع هذا القطاع من السوق حتى عام 2023 ، إلى أن السوق العالمية للأقمشة الذكية للاستخدام العسكري ستتجاوز 1.7 مليار دولار بحلول ذلك التاريخ.
وفقًا للمحللين ، تعمل الولايات المتحدة بشكل أساسي في هذا الاتجاه ، لكن الدول الآسيوية ، مثل الهند والصين ، مستعدة للاستثمار في هذا القطاع.
تعمل روسيا على تطوير قدراتها الخاصة
كما أن روسيا ليست مستعدة للبقاء جانبًا. أفادت قناة Zvezda TV عن استخدام أقمشة ذكية في مجموعة من المعدات الواعدة لـ "جندي المستقبل" الروسي "راتنيك -2". على وجه الخصوص ، يستخدم النموذج نسيج الأراميد المشبع بتركيبة خاصة من JSC "Kamenskvolokno". وتحدثت قناة "زفيزدا" عن ذلك في مادتها عن الزي الجديد.
في عام 2018 ، قدمت Rostec مادة الحرباء ، وفي عام 2019 - نسختها المنقحة. هذا النسيج قادر على تقليد المناظر الطبيعية - تم استخدام هذه المادة لتغطية خوذة "المحارب". لتمويه مقاتل أو مركبة بشكل فعال ، تحتاج المادة فقط إلى بضع واط من الكهرباء. مهندسون من معهد تكنوماش للبحث والتطوير مسؤولون عن التطوير.
بالنسبة للمنطقة القطبية الشمالية ، طور صندوق الأبحاث المتقدمة (FPI) مادة خاصة قادرة على تخزين الحرارة أثناء المجهود البدني ثم إطلاقها مرة أخرى. فيما يتعلق باحتياطي الطاقة المتراكم ، فإن هذا النسيج قادر على تجاوز المواد الأجنبية المتاحة 3-5 مرات. أعلن ذلك مدير الصندوق ، أندريه غريغورييف ، في تعليق لـ TASS في 9 يوليو 2019. تم إنشاء النسيج باستخدام تقنية إنتاج ألياف متناهية الصغر باستخدام الغزل الكهربائي.
بالإضافة إلى ذلك ، نجح العلماء الروس في تطوير مواد ذكية مشابهة لتلك الموضحة في بداية المقال: فهي تسمح بمرور الهواء وبخار الماء ، لكنها تحتفظ بجزيئات الهباء الجوي. أفادت FPI أن العمل على النسيج يجري بالاشتراك مع جامعة ولاية ساراتوف.
