Une révolution dans la technologie militaire. Ces mots sont principalement associés aux super-armes, aux chars laser, aux logiciels de nouvelle génération, à l'intelligence artificielle. Cependant, dans un avenir proche, l'industrie militaire attend un coup d'État dans le domaine d'un substitut moins important, mais non moins important - en uniforme militaire. Les armées du monde sont sur le point d'introduire un tout nouvel uniforme militaire.
On suppose que la forme "intelligente" commencera à apparaître en masse dans les armées de différents pays au cours des 7 à 10 prochaines années. Aujourd'hui, plusieurs pays sont engagés dans le développement de tissus de haute technologie et de vêtements basés sur celui-ci.
Les tissus "intelligents" conditionnellement peuvent être divisés en plusieurs types:
1. Passif. Dans ce cas, le matériel ne collecte et ne transmet à l'utilisateur que des informations pour des actions ultérieures.
2. Actif. Dans ce cas, le tissu HiTech non seulement reçoit des informations, mais réagit également, une partie des données est transmise à un ordinateur personnel, ce qui donne un signal pour élaborer la fonctionnalité selon un algorithme donné.
3. Interactif. Le tissu intelligent collecte non seulement des informations, mais réagit et s'adapte également aux changements externes. En particulier, les gilets pare-balles et les plaques de protection créés à l'aide de ces technologies pourront restaurer leurs caractéristiques de résistance au combat. Ou le matériau de l'uniforme pourrait durcir, créant, par exemple, une attelle pour un membre cassé.
Il y a beaucoup de demandes sur le tissu intelligent
Plusieurs exigences sérieuses sont imposées à la forme prometteuse de la nouvelle génération. Par exemple, d'une part, il "respirera", mais d'autre part, il est conçu pour se protéger contre des dangers tels que les virus et les armes chimiques. Quelles sont les raisons de ces exigences ?
Tout d'abord, les combinaisons de protection biochimiques modernes sont une forme extrêmement gênante pour le champ de bataille. Ils sont encombrants et hermétiquement fermés. Le corps d'un soldat transpire abondamment à cause de ce dernier facteur. L'équipement associé n'est pas non plus très pratique. Surchauffe, épuisement… L'efficacité des troupes opérant dans de tels vêtements est réduite en raison de la fatigue des soldats, de leur distraction aux désagréments quotidiens.
La solution à ce problème est un équipement de protection qui « respire »: il laisse passer l'air et, en particulier, laisse s'échapper la vapeur d'eau. En conséquence, la sueur, principal mécanisme de refroidissement du corps humain, peut s'évaporer. Cependant, le mécanisme doit bloquer les agents chimiques et biologiques. Et c'est là qu'intervient la soi-disant technologie. "Deuxième peau". Mais cette technologie n'est en fait qu'un élément d'un changement plus révolutionnaire dans sa forme moderne. On parle d'un tissu à base de nanotubes de carbone.
Largeur - moins de 5 nanomètres
Le carbone est l'un des "matériaux de construction" les plus recherchés et les plus connus en chimie. En particulier, la chimie organique est largement basée sur l'utilisation de cet élément particulier du tableau périodique.
Cependant, c'est précisément à cause de leur capacité à fonctionner comme des pipelines, écrit Anne M. Stark du Livermore National Laboratory. Lawrence (Université de Berkeley, USA), des chercheurs développent des tissus avec des membranes incluant des nanotubes de carbone.
Les nanotubes sont cinq mille fois plus petits que le diamètre d'un cheveu humain. Ils fournissent des canaux par lesquels l'air et la vapeur d'eau peuvent passer, mais bloquent également les agents biologiques.
- dit Stark: ses mots sont cités par news.com.ua.
De plus, des entreprises technologiques spécialisées dans l'aérospatiale et la sécurité mondiale (par exemple, Northrop Grumman) financent activement la recherche dans ce domaine en collaboration avec des laboratoires universitaires et gouvernementaux.
L'utilisation des nanotubes de carbone ne se limite pas à la technologie seconde peau; les développeurs voient leur utilisation généralisée dans d'autres innovations, y compris l'électronique flexible, les composants aérospatiaux avancés et même le développement potentiel des ascenseurs spatiaux.
Le carbone a longtemps attiré les scientifiques
Le potentiel du carbone a longtemps attiré les scientifiques; ils ont réussi à obtenir les premiers vrais nanotubes en 1991. Construits à partir d'atomes de carbone liés, avec l'utilisation de technologies appropriées, les tubes peuvent servir de base à un matériau dont les pores ne sont que plusieurs fois plus grands que le diamètre des atomes individuels.
Même les virus sont trop volumineux pour pénétrer dans de tels tissus. Dans le même temps, l'air et la vapeur d'eau passent si librement que le tissu « respire » mieux que les tissus commerciaux populaires comme le Gore-Tex.
Dans le même temps, les agents chimiques sont plus compacts et peuvent même glisser à travers un nanotube. La solution est de rendre les nanotubes intelligents en les équipant de groupes fonctionnels de molécules qui agissent comme des gardiens pour bloquer la menace. Selon le chef d'équipe de Livermore, Quang Jen Woo, le « tissu »: d'où le nom cité plus haut.
Ainsi, le tissu sera capable de bloquer les agents chimiques tels que le gaz moutarde, les gaz neurotoxiques GD et VX, les poisons tels que l'entérotoxine staphylococcique et les spores biologiques telles que l'anthrax.
- souligne Jen Woo.
Des documents similaires ont été élaborés par le Joint Science and Technology Bureau de la Defense Threat Reduction Agency des États-Unis. Le Pentagone a annoncé l'apparition possible d'un nouveau tissu intelligent en décembre 2016: des informations à ce sujet ont été publiées par le portail Forces Network.
L'utilisation des nanotubes offre également d'autres perspectives intéressantes. En particulier, l'équipement du soldat du futur implique que des éléments intelligents flexibles seront intégrés à l'uniforme, qui diagnostiquent la santé du soldat en temps réel. De plus, les scientifiques cherchent des moyens d'alléger les systèmes de combat prometteurs en incorporant des éléments aux uniformes. En particulier, ils s'intéressent à la possibilité de se débarrasser des fils et de fournir à la fois une transmission de données à haute vitesse et une alimentation électrique à l'électronique. Les tubes en nanocarbone sont le meilleur choix pour le développement de processeurs flexibles. Cependant, l'intérêt des chercheurs ne se porte pas seulement sur eux.
John Ho, professeur agrégé à l'Institute of Health Innovation and Technology de l'Université nationale de Singapour (NUS) et NUS Engineering, a expliqué à Futurity comment son équipe a réussi à créer un tissu intelligent qui peut être utilisé comme conducteur de signal pour plusieurs appareils portables. appareils en même temps. L'article a été publié le 29 juillet de cette année.
Actuellement, la plupart des appareils utilisent Bluetooth et Wi-Fi pour la communication sans fil. Cependant, ces technologies épuisent rapidement l'électronique, ce qui est inacceptable pour des soldats en opération de combat. L'armée américaine a calculé que le coût des chargeurs de batterie peut dépasser le coût des munitions pour armes légères, car l'armée préfère remplacer toutes les batteries par des neuves en mission.
Métamatériaux
Pour créer un nouveau tissu Hi-Tech à Singapour, des métamatériaux ont été utilisés. Créés artificiellement et possédant un indice de réfraction négatif, ils ont des propriétés électriques, magnétiques, optiques et autres uniques.
Les métamatériaux sont capables de créer ce qu'on appelle.« Ondes de surface », qui peuvent fournir une transmission de données avec une puissance de 1000 fois inférieure aux protocoles modernes. De plus, la transmission d'un tel signal est moins vulnérable au piratage - l'information « voyage » à 10 cm du corps - en Bluetooth et Wi-Fi elle peut « s'envoler » jusqu'à une distance de plusieurs dizaines de mètres.
Les vêtements intelligents créés sont très durables. Il peut se plier et se plier avec une perte minimale de la force du signal, et les bandes conductrices peuvent même se couper ou se casser sans limiter les capacités sans fil. Les vêtements peuvent également être lavés, séchés et repassés de la même manière que des vêtements ordinaires.
Une telle forme intelligente peut être utilisée efficacement pour surveiller les performances et la santé d'un combattant, réduire le niveau sonore dans les écouteurs et imprimer des messages. Un brevet a déjà été déposé pour cela, et un échantillon de tissu a été créé.
La chose la plus intéressante est que cette technologie peut être utilisée avec des échantillons d'uniformes existants. Un laser est utilisé pour la découpe et la couture. Et le matériau conducteur lui-même, dont les bandes sont fixées de l'intérieur à l'uniforme au moyen de colle à tissu, est bon marché. Il coûte de l'ordre de quelques dollars le mètre et peut être fourni en rouleaux pour un usage industriel.
Le carbone mentionné précédemment a une autre forme connue: le graphène. Si les nanotubes sont sous forme de charpente, alors le graphène est plat. Il est composé d'atomes de carbone formant un réseau. Pour son ouverture, les diplômés des universités russes Andrei Geim et Konstantin Novoselov ont reçu le prix Nobel. À l'aide de graphène, des scientifiques de l'Université RMIT de Melbourne, en Australie, ont pu développer une méthode rentable et évolutive pour fabriquer rapidement des textiles intégrant des dispositifs de stockage d'énergie.
La prochaine génération de tissus imperméables intelligents sera imprimée au laser et fabriquée en quelques minutes. C'est l'avenir que représentent les chercheurs à l'origine des nouvelles technologies de développement de textiles électroniques. Déjà au stade de l'essai, en trois minutes, la méthode permet de créer un échantillon de tissu intelligent mesurant 10x10 cm, le tissu est imperméable, extensible et s'intègre facilement aux technologies de stockage d'énergie.
Laser au lieu d'une couturière
La technologie permet d'utiliser l'impression laser pour appliquer des supercondensateurs au graphène directement sur les textiles. Ce sont des batteries puissantes et durables qui peuvent être facilement combinées avec des sources d'énergie solaires ou autres. À l'avenir, la méthode permettra de créer rapidement des textiles intelligents en rouleaux.
Le Dr Litty Tekkakara, chercheur à la RMIT School of Science, souligne que les textiles intelligents avec technologie de détection intégrée, communication sans fil ou surveillance de la santé nécessitent des solutions énergétiques puissantes et fiables.
Les approches modernes du stockage intelligent de l'énergie dans l'industrie textile, telles que la couture de batteries dans les vêtements ou l'utilisation de fibres électroniques, peuvent être encombrantes et encombrantes et présenter des problèmes de performances.
- a commenté la situation de Tekkakar au magazine Science Daily à la fin du mois d'août de cette année.
Ces composants électroniques peuvent également être sujets aux courts-circuits et aux dommages mécaniques lorsqu'ils entrent en contact avec la sueur ou l'humidité de l'environnement. Notre supercondensateur à base de graphène est non seulement complètement lavable, il peut stocker l'énergie nécessaire pour alimenter un vêtement intelligent et peut être produit en grande quantité en quelques minutes.
En relevant les défis du stockage de l'énergie dans les textiles électroniques, nous espérons créer une nouvelle génération de technologies portables et d'uniformes Hi-Tech.
À l'heure actuelle, avec l'aide de la recherche, il a été prouvé que ce matériau a montré une résistance à diverses températures et lavages, ses propriétés restent stables.
Le concept est débattu publiquement depuis le début des années 2000
Le test de la forme "intelligente" a commencé il y a longtemps. Un concept pour son utilisation a été publié en 2005, et en avril 2012, Intelligent Textiles, basé à Surrey, a montré une forme prometteuse lors d'un événement organisé par le Center for Defence Enterprises (CDE). L'entreprise a breveté un certain nombre de techniques de tissage de tissus conducteurs complexes. Le tissu électronique peut fournir aux uniformes une seule source centrale d'alimentation et de transmission, éliminant ainsi la plupart des câbles et fils encombrants.
Le système permet de transférer des données et de l'énergie même si les tissus sont endommagés, ce qui est différent des technologies utilisant des câbles.
Nous avons du tissu intégré dans le gilet, la chemise, le casque, le sac à dos et le gant d'arme. Cela nous a permis de créer un réseau qui transfère l'énergie et les données là où nous en avons besoin.
Asha Thompson, directrice d'Intelligent Textiles, a déclaré à BBC News.
La société a ensuite reçu environ 240 000 livres pour développer davantage la technologie. L'entreprise développait également un clavier en tissu à utiliser avec un ordinateur portable, qui devait être intégré à l'uniforme.
Le marché mondial des tissus intelligents est en croissance
Market Research Future, prévoyant ce secteur du marché jusqu'en 2023, note que le marché mondial des tissus intelligents à usage militaire dépassera la barre des 1,7 milliard de dollars à cette date.
Selon les analystes, les États-Unis travaillent surtout dans ce sens, mais les pays asiatiques, comme l'Inde et la Chine, sont prêts à investir dans ce secteur.
La Russie développe sa propre
La Russie n'est pas non plus prête à rester à l'écart. La chaîne de télévision Zvezda rapporte l'utilisation de tissus intelligents dans un ensemble d'équipements prometteurs pour le "soldat du futur" russe "Ratnik-2". En particulier, la forme utilise un tissu aramide imprégné d'une composition spéciale de JSC "Kamenskvolokno". La chaîne de télévision "Zvezda" en a parlé dans son article sur la nouvelle tenue.
En 2018, Rostec a présenté le matériau caméléon et en 2019 - sa version révisée. Ce tissu est capable d'imiter le paysage - ce matériau a été utilisé pour recouvrir le casque du "Guerrier". Pour camoufler efficacement un chasseur ou un véhicule, le matériau n'a besoin que de quelques watts d'électricité. Les ingénieurs de l'Institut de recherche et de développement Technomash sont responsables du développement.
Pour l'Arctique, le Fonds pour la recherche avancée (FPI) a développé un matériau spécial capable de stocker la chaleur lors d'un effort physique puis de la restituer. En termes de réserve d'énergie accumulée, ce tissu est capable de dépasser 3 à 5 fois les matières étrangères disponibles. Cela a été annoncé par le directeur du fonds, Andrei Grigoriev, dans un commentaire à TASS le 9 juillet 2019. Le tissu a été créé en utilisant la technologie de production de fibres ultrafines par électrofilage.
De plus, des scientifiques russes ont réussi à développer des matériaux intelligents similaires à ceux décrits au début de l'article: ils laissent passer l'air et la vapeur d'eau, mais retiennent les particules d'aérosol. Le FPI a indiqué que les travaux sur le tissu sont menés conjointement avec l'Université d'État de Saratov.
