Qlobal Bazarda "ağıllı" parçaların tətbiqi: Virusdan qorunmadan enerjinin saxlanmasına qədər

"Ağıllı" formanın yaxın 7-10 ildə müxtəlif ölkələrin ordularında çox sayda görünməyə başlayacağı ehtimal edilir. İndi bir neçə ölkə "Hi-Tech" parça və onun əsasında hazırlanan geyimlərlə məşğuldur.

Şərti olaraq, "ağıllı" parçaları bir neçə növə bölmək olar:

1. Passiv - bu material yalnız sonrakı fəaliyyət üçün məlumat toplayır və onu istifadəçiyə ötürür.
2. Aktiv - bu "Hi-Tech" parça nəinki məlumat toplayır, həm də reaksiya verir, məlumatların bir hissəsi fərdi bir kompüterə ötürülür, bu isə müəyyən alqoritmə emal üçün uyğun komandalar verir.
3. İnteraktiv - burada "ağıllı parça" nəinki məlumat toplayır, həm də xarici dəyişikliklərə uyğun reaksiya verir və ona uyğunlaşır. Xüsusilə, bu texnologiyalardan istifadə edərək hazırlanan zirehli gödəkcələr və qoruyucu lövhələr döyüş zamanı sərtlik xüsusiyyətlərini bərpa edə biləcək. Və ya hərbi geyimin materialı, möhkəmlənərək sınan bir orqan üçün sarğı lövhəsi yarada bilər.


"Ağıllı parçaya" qarşı bir çox tələb mövcuddur

Yeni nəslin perspektivli formasına qarşı eyni anda bir neçə ciddi tələb irəli sürülür. Məsələn, bir tərəfdən "nəfəs almalıdır", digər tərəfdən isə virus və kimyəvi silah kimi təhlükələrdən qorunmanı təmin etməlidir. Bu cür tələblərin səbəbləri nədir?

Əvvəla, müasir biokimyəvi mühafizə dəstləri döyüş bölgəsində olduqca əlverişsiz bir formaya malikdir. Onlar böyük həcmlidir, germetik şəkildə qapalıdır. Əsgərin bədəni son amilə görə çox tərləyir. Müvafiq digər avadanlıqlar da çox əlverişli deyil. Aşırı ısınmə, tükənmə və s... Bu cür paltarlarda fəaliyyət göstərən qoşunların effektivliyi, döyüşçülərin yorğunluğu və məişət narahatlığı səbəbindən azalır.

Bu problemin həlli "nəfəs alan" qoruyucu vasitələrdir: onlar havanı keçirir və xüsusən su buxarını kənarlaşdırmağa imkan verir. Nəticədə insan bədəninin əsas soyutma mexanizmi olan tər buxarlana bilər. Bununla birlikdə, geyim kimyəvi və bioloji maddələri bloklamalıdır. Və məhz burada sözdə "ikinci dəri" adlanan texnologiyalar oyuna daxil olur. Lakin bu texnologiya əslində müasir formada yer alan çoxsaylı inqilabi dəyişiklik elementlərindən biridir. Biz burada karbon nanoborularına əsaslanan parça haqqında danışırıq.


Eni - 5 nanometrdən azdır

Karbon kimya sahəsində ən populyar və tanınan "tikinti materialları"ndan biridir. Xüsusilə üzvi kimya Mendeleyev cədvəlinin bu elementinin istifadəsinə əsaslanır.

Laurense adına Livermor Milli Laboratoriyasından (Berkli Universiteti, ABŞ) Ann M. Stark qeyd edir ki, boru kəməri funksiyasını yerinə yetirə bilmə qabiliyyətinə görə tədqiqatçılar, tərkibinə karbon nanoborular daxil olan membranlı parçaları inkişaf etdirirlər.

"Nanoborular bir insanın saçının diametrindən beş min dəfə kiçikdir. Hava və su buxarının keçməsini təmin edən bu kanallar eyni zamanda bioloji maddələri də bloklaya bilir", - deyə Ann M. Stark bildirib.

Bundan əlavə, aerokosmik və qlobal təhlükəsizlik sahəsində ixtisaslaşan, məsələn "Northrop Grumman" kimi texnologiya şirkətləri akademik və hökumət laboratoriyaları ilə birlikdə bu sahədə tədqiqat işlərini aktiv şəkildə maliyyələşdirirlər.

Karbon nanoboruların istifadəsi "ikinci dəri" texnologiyası ilə məhdudlaşmır; inkişafla məşğul olan şirkətlər onun həssas elektronikada, qabaqcıl aerokosmik komponentlərin istehsalında, hətta kosmik potensial liftlərin inkişafı da daxil olmaqla digər yeniliklərdə geniş tətbiqini proqnozlaşdırırlar.


Karbon uzun müddətdir alimləri cəlb edir

Karbonun potensialı çoxdan elm adamlarını cəlb edir, ilk həqiqi nanoborular hələ 1991-ci ildə əldə edilib. Müvafiq texnologiyalardan istifadə etməklə əlaqəli karbon atomlarından qurulan borular əsas material kimi xidmət edə bilir, onların məsamələri fərdi atomların diametrindən cəmi bir neçə dəfə böyükdür.

Hətta viruslar belə parça materialdan nüfuz etmək üçün çox böyükdür. Eyni zamanda, hava və su buxarı bir o qədər sərbəst keçir. Bu parça "Gore-Tex" kimi məşhur ticarət parçalarından daha yaxşı "nəfəs alır".

Eyni zamanda kimyəvi zəhərli maddələr daha kompakt olduğu üçün nanoborudan sürüşüb keçə bilər. Burada problemin həlli nanoborunun funksional molekul qrupları ilə təmin edilərək, təhlükəyə maneə törətməsi üçün "qapıçı" kimi fəaliyyət göstərən ağıllı hala gətirilməsindədir. Livermor komandasının lideri Quang Jen Vunun sözlərinə görə, parça ətraf mühitə reaksiya verən "ağıllı" ikinci dəriyə bənzəyəcək.

"Beləliklə, "ağıllı" parça iprit, GD və VX tipli əsəb-paralic qazlarına, stafilokokal enterotoksin zəhərli maddələrinə və sibir xorası kimi bioloji bakteriya çöplərinə maneə törədə biləcək", - deyə Quang Jen Vu bildirib.

Bənzər digər bir material ABŞ Müdafiə Təhdidlərinin Azaldılması Agentliyinin Birləşmiş Elm və Texnologiya Bürosu tərəfindən hazırlanıb. ABŞ-ın "Forces Network" portalı 2016-cı ilin dekabrında Pentaqonun yeni bir "ağıllı" parkanın mümkün görünüşünü açıqlaması ilə bu barədə məlumat yayımlamışdı.

Nanoboruların istifadəsi digər maraqlı perspektivlər də vəd edir. Məsələn gələcəyin əsgər avadanlıqları real zaman rejimində döyüşçünün sağlamlığının vəziyyətini yoxlayan çevik ağıllı elementlərin hərbi formada quraşdırılacağını nəzərdə tutur.

Bundan əlavə alimlər perspektivli döyüş sistemlərinin elementlərini geyim formasına daxil etməklə onların ümumi kütləsini azaltmağın yollarını axtarırlar. Alimlər həm naqillərdən xilas olmaq, həm yüksək sürətli məlumat ötürülməsini təmin etmək, həm də elektronika üçün enerji təchizatı imkanları ilə maraqlanırlar. Nanokarbon borular çevik prosessorların inkişafı üçün ən yaxşı şəkildə uyğun gəlir. Lakin tədqiqatçıların marağı yalnız bunlarda cəmləşməyib.

Sinqapurun Milli Universitetinin Sağlamlıq İnnovasiya və Texnologiya İnstitutunun dosenti Con Ho "Futurity" nəşrinə eyni anda bir neçə daşınan qurğu üçün siqnal keçiricisi olaraq istifadə edilə bilən "ağıllı" parça yaratdıqları barədə məlumat verib. Məqalə cari ilin iyul ayının 29-da dərc edilib.

Hazırda cihazların əksəriyyəti simsiz rabitə üçün "Bluetooth" və "Wi-Fi"dan istifadə edir. Lakin bu texnologiyalar elektron cihazların elektrik yükünü qısa bir zamanda boşaldır, bu isə döyüşdə iştirak edən əsgərlər üçün qəbuledilməzdir. ABŞ ordusunun hesablamalarına görə, batareya və onları yükləmə cihazlarına xərclənən toplam vəsait, kiçik silahların döyüş sursatlarının dəyərindən daha çox ola bilər, çünki ABŞ hərbiçiləri hər hansı bir batareyanı missiyalarda tamamilə yeniləri ilə əvəz etməyi üstün tuturlar.

Metamateriallar

Sinqapurda yeni bir "Hi-Tech" parça yaratmaq uçün metamaterialdan istifadə edilib. Süni şəkildə yaradılan və mənfi sınma indeksinə sahib olan bu material misilsiz elektrik, maqnit, optik və digər xüsusiyyətlərə malikdir.

Metamateriallar müasir İP protokollardan 1000 qat daha az bir güc ilə məlumat ötürülməsini təmin edəcək "üst dalğalar" yaratmağa qadirdir. Bundan əlavə, belə bir siqnalın ötürülməsi haker hücumuna daha az həssasdır, məlumat korpusdan 10 sm məsafədə "gəzir", "Bluetooth" və ya "Wi-Fi" mənbəsinə isə onlarla metr məsafədən qoşula bilər.


Yaradılan "ağıllı" paltarlar çox davamlıdır. Onlar siqnal gücündə minimum itki ilə qatlana və ya əyilə bilir, keçirici zolaqlar hətta kəsilsə və ya qırılsa belə, simsiz əlaqə imkanlarını məhdudlaşmır. Bu geyimlər də adi paltar kimi yuyula, qurudula və ütülənə bilər.

Bu cür "ağıllı" forma döyüşçülərin sağlamlığını və fəaliyyətini izləmək, qulaqlıqlarda səs səviyyəsini azaltmaq, mesaj yazmaq və s. üçün effektiv şəkildə istifadə edilə bilər. Artıq bunun üçün patent qeydiyyata alınıb və parça nümunəsi də yaradılıb.

Ən maraqlısı isə bu texnologiyanın mövcud geyim nümunələri ilə birlikdə istifadə edilə bilməsidir. Kəsmə və tikiş üçün lazerdən istifadə olunur. Zolaqları daxildən parça yapışqanının köməyi ilə bərkidilən keçirici materialın özü isə çox baha deyil. Bir poqon metri bir neçə dollara başa gəlir və sənaye istehsalında istifadə üçün rulonlarda da təhvil verilə bilər.


Daha əvvəl qeyd olunan karbonun başqa bir məlum forması da qrafendir. Nanoborular çərçivə şəklindədir, qrafen isə yastıdır. Barmaqlıq meydana gətirən karbon atomlarından ibarətdir. Onu icad edən Rusiya universitetlərinin məzunları Andrey Qeym və Konstantin Novoselov Nobel mükafatı aldılar. Qrafen istifadə edərək, Avstraliyanın Melbourn şəhərindəki RMIT Universitetinin alimləri enerji saxlama cihazlarını özündə birləşdirən parçanın tez bir zamanda istehsalı üçün səmərəli və genişlənən bir metod hazırlaya bildilər.

Növbəti nəsil "ağıllı" və suya davamlı materiallar lazerlə çap edilərək bir neçə dəqiqə ərzində istehsal ediləcək. Elektron toxuculuğu inkişaf etdirmək üçün yeni texnologiyaların arxasında dayanan tədqiqatçıların gələcək planları bundan ibarətdir. Təcrübə mərhələsində artıq üç dəqiqədən sonra bu metodla 10x10 sm ölçüdə intellektual parça nümunəsi yaratmaq mümkündür. Material su keçirmir, uzanır və enerji saxlama texnologiyaları ilə asanlıqla inteqrasiya edir.

Tikiş yerinə lazer

Texnologiya lazer çapından istifadə edərək qrafen superkondensatorlarını birbaşa toxunma material üzərinə tətbiq etməyə imkan verir. Onlar günəş və ya digər enerji mənbələri ilə asanlıqla birləşdirilə bilən güclü və davamlı batareyalardır. Gələcəkdə bu üsul qısa bir zamanda "ağıllı" parçanı rulonlarda yaratmağı da mümkün edir.


RMİT Elm Məktəbinin tədqiqatçısı, doktor Litti Tekkakara "ağıllı" parçalara inteqrasiya edilən həssas zondlama, simsiz texnologiya və ya sağlamlıq monitorinq elementlərinin güclü və etibarlı enerji həlləri tələb etdiyini vurğulayır.

"Toxuculuq sənayesində ağıllı enerji saxlanılmasına müasir yanaşmalar, məsələn batareyaları hərbi geyimə yapışdırmaq və ya elektron liflərdən istifadə etmək böyük və ağır ola bilər, həm də performans imkanları ilə bağlı problem də yarada bilər", - deyə Tekkakara bu ilin avqustun sonunda "Science Daily" jurnalına açıqlamasında bildirib.

Bu elektron komponentlər ətraf mühitdə nəm və ya tər ilə təmasda olduğu üçün qısa qapanma və mexaniki zədələrə məruz qala bilər. Qrafen əsaslı superkondensator nəinki tamamilə yuyulur, o hətta "ağıllı" bir geyim formasını qidalandırmaq üçün zəruri olan enerjini də bir neçə dəqiqə ərzində toplaya bilir.

Elektron tekstildə enerjinin saxlanması ilə bağlı vəzifələri həll etməklə, yeni nəsil texnologiya və "Hi-Tech" formalarının yaradılmasına ümid edilir.

Hazırda tədqiqatların köməyi ilə bu materialın müxtəlif temperaturlara və yuyulmaya qarşı müqavimət göstərdiyi və xüsusiyyətlərinin sabit qaldığı sübut edilib.

Konsepsiya 2000-ci illərin əvvəllərindən bəri ictimaiyyət arasında müzakirə olunur

"Ağıllı" formaların sınaqları uzun müddət əvvəl başlayıb. İstifadəsi haqqında konsepsiya 2005-ci ildə nəşr olunub və 2012-ci ilin aprelində Böyük Britaniyanın Surrey şəhərində yerləşən "Intelligent Textiles" şirkəti Müdafiə Müəssisələri Mərkəzinin (CDE) təşkil etdiyi bir tədbirdə perspektivli bir geyim forması nümayiş etdirdi. Şirkət mürəkkəb keçirici parçaların toxunması üçün bir sıra metodları patentləşdirib. "Elektron parça" böyük kabel və naqillərdən istifadə etmədən geyim formasını vahid bir güc və ötürmə mənbəyi ilə təmin edə bilir.

Sistem, parça zədələnsə belə məlumatları və elektrik enerjisini, kabellərdən istifadə edilən texnologiyalardan fərqli olaraq, fasiləsiz ötürməyə imkan verir.

"Hazırda gödəkcəyə, köynəyə, dəbilqəyə, kürək çantasına və silah əlcəyinə yerləşdirilən "elektron parçalar" mövcuddur. Bu isə bizə enerji və məlumatları ehtiyac duyduğumuz yerə ötürən bir şəbəkə yaratmağa imkan verir", - deyə "Intelligent Textiles" şirkətinin direktoru Aşa Tompson "BBC News" nəşrinə müsahibəsində bildirib.
Bundan sonra şirkət texnologiyanın gələcək inkişafı üçün təxminən 240 min funt sterlinq qrant aldı. Şirkət eyni zamanda forma ilə inteqrasiya edilməsi planlaşdırılan noutbukda və ya kompüterdə istifadə üçün parça klaviatura da hazırladı.

"Ağıllı parçalar" qlobal bazarı böyüyür

"Market Research Future" araşdırma təşkilatının hesabatında hərbi istifadə üçün "ağıllı parça" sektorunun 2023-cü ilə qədər proqnozlaşdırılan həcminin 1.7 milyard dolları keçəcəyi göstərilir.

Təhlilçilərə görə, ABŞ bu istiqamətdə daha çox çalışır, lakin Hindistan və Çin kimi Asiya ölkələri də bu sektora xeyli vəsait yatırmağa hazırdırlar.

Rusiya da öz inkişafları ilə məşğuldur

Rusiya da bu sahədə kənarda durmağa hazır deyil. "Zvezda" TV kanalı Rusiyanın "gələcəyin əsgəri" üçün inkişaf etdirdiyi "Ratnik-2" perspektivli avadanlıq dəstində ağıllı parçaların istifadəsi barədə xəbər verib. Bu dəstdə "Kamenskvolokno" ASC-nin hazırladığı xüsusi tərkibə malik maye ilə hopdurulan aramid parçadan istifadə olunur.


2018-ci ildə "Rostex" buqələmun (xamilyon) materialını, 2019-cu ildə isə onun yenidən işlənən versiyasını təqdim etdi. Parça ətraf landşaftı təqlid edə bilir və bu materialla "Ratnik" dəstinin dəbilqəsini də üzləyiblər. Döyüşçünün və ya texnikanın effektiv kamuflyajı üçün materiala bir neçə vatt elektrik enerjisi kifayətdir. Bu layihə üçün "Texnomaş" Elmi-Tədqiqat Texnologiya İnstitutunun mühəndisləri cavabdehdir.

Perspektiv Araşdırma Fondu Arktika iqlimi üçün fiziki yüklənmə zamanı istiliyi toplayan, sonra isə onu geri buraxa bilən xüsusi bir material hazırlayıb. İddialara görə, bu parça topladığı enerji ehtiyatına görə mövcud xarici material nümunələrini 3-5 dəfə üstələyir. Bu barədə fondun direktoru Andrey Qriqoryev 9 iyul 2019-cu ildə TASS-a açıqlamasında bildirib. Parça ultra nazik lif istehsal texnologiyasından istifadə edilməklə elektrospinninq (elektriklə toxunma) üsulu vasitəsilə hazırlanır.

Bundan əlavə, rusiyalı alimlər məqalənin əvvəlində təsvir olunanlara bənzər "ağıllı" materiallar hazırlamağı bacarıblar: onlar hava və su buxarının keçməsinə imkan verir, lakin aerozol hissəciklərinin daxilə nüfuz etməsini önləyə bilirlər. Perspektiv Araşdırma Fondundan bu parça üzərində Saratov Dövlət Universiteti ilə birlikdə çalışdıqları bildirilir.