ХИМИЧЕСКИЕ, НАНО-, БИО-, ИНФО-, КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЕ ВОЛОКОН, ТЕКСТИЛЯ И ОДЕЖДЫ: БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ. - презентация

1 ХИМИЧЕСКИЕ, НАНО-, БИО-, ИНФО-, КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЕ ВОЛОКОН, ТЕКСТИЛЯ И ОДЕЖДЫ: БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДЫ СОЛДАТА 21-ОГО ВЕКА, СПОРТИВНЫЙ, МЕДИЦИНСКИЙ, КОСМЕТИЧЕСКИЙ, ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ Герман Евсеевич Кричевский д.т.н., проф. ГОУ ВПО «Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности» г. Москва ул. Ленинский проспект д.137 кор.1 кв.32 тел./факс 8 (495)

2 Технологические уклады (ТУ) ГодыКлючевые факторыТехнологическое ядро I Текстильные машины Текстиль, выплавка чугуна; обработка железа, водяной двигатель, канат II Паровой двигатель Железные дороги, пароходы; угольная и станкоинструментальная промышленность, черная металлургия III Электродвигатель, сталелитейная промышленность Электротехника, тяжелое машиностроение, сталелитейная промышленность, неорганическая химия, линии электропередач IV Двигатель внутреннего сгорания, нефтехимия Автомобилестроение, самолетостроение, ракетостроение, цветная металлургия, синтетические материалы, органическая химия, производство и переработка нефти V Микроэлектроника, газификация Электронная промышленность, компьютеры, оптическая промышленность, космонавтика, телекоммуникации, роботостроение, газовая промышленность, программное обеспечение, информационные услуги VI Квантово-вакуумные технологии Нано-, био-, информационные технологии. Цель: медицина, экология, повышение качества жизни Слайд 1 Смена и содержание технологических укладов индустриального периода

3 Слайд 2 Мировая экономика производства текстиля и одежды 2010 г. ~ 200 млрд.DS суммарно. Технический текстиль ~ 35% ~ 60 млрд.DS. Защитный текстиль ~ 4,5 млрд.DS. Рост ~ 5% в год. Армейский текстиль – секрет, экспертная оценка ~ 1,5 млрд.DS (США, Франция, Германия, Южная Корея, Китай, Индия, конечно РФ). Нанотекстиль (суммарно) ~ 3,5 млрд.DS. Российская федерация. Надежной статистики нет, в мировых источниках такая информация отсутствует. Рынок РФ обеспечивается отечественной текстильной и легкой промышленностью на ~ 30%. Остальное импорт!

4 Слайд 3 ТЕХНОЛОГИИ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ – ДВИЖИТЕЛЬ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА ВО ВСЕ ВРЕМЕНА. БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДЫ СОЛДАТА 21 ВЕКА

5 Слайд 4 В последние несколько десятилетий сменилась парадигма, стратегия ведения военных и антитеррористических действия: достижение цели не любой ценой, а при минимальных людских потерях своих солдат и мирного населения.

6 Слайд 5 Основные положения смены концепции ведения боевых и антитеррористических действий в 21-ом веке: - Защита и обеспечение жизнедеятельности бойца не менее важны, чем его вооружение. - Максимальное сохранение человеческого капитала, а по возможности переход на боевую робототехнику, управляемую дистантно (например, самолет – беспилотник). - Максимально облегченный (~ 20 кг) боевой комплект армейской многофункциональной одежды, выполняющей одновременно защитные, коммуникативные, сенсорные, лечебные свойства, усиливающие мышечную и интеллектуальную силу бойца. - Человек (боец) – обмундирование – оружие = единый гибкий адаптивный комплекс. - Эти цели могут быть достигнуты только за счет сочетания традиционных и NBIC технологий.

7 Слайд 6 Требования к боевому комплекту одежды современному солдата армий США, НАТО, России и т.д. сводятся к следующим: Комфортность: - Легкость, мягкость, простота использования; - «Климат-контроль» пододежного пространства; Многофункциональность: а) Защита от: - переохлаждения; - перегрева; - бактериологической атаки; - антибаллистика (пули, осколки, взрывные волны); - химической атаки; - радиации (рентген, α-, γ-излучение); - маскировка (дневное, ночное время); - супергидрофобность (водоотталкивание); - огнезащита; см.продолжение

8 Слайд 6 б) Коммуникативность – связь со штабом, соседом, полевым госпиталем. Вместо рации на несколько килограмм – «рация - пуговица» (несколько грамм) на воротнике. в) Сенсорность: мониторинг, предупреждение и реакция внешние опасности. г) Лечебные свойства, первая помощь: введение лекарств трансдермально, быстрое наложение гипса, лангетки. Датчики: температура, давление, пульс, воздействие ударной волны. д) Автономная энергетика – генерация, сохранение и использование энергии. е) Ориентация на местности: GPS, ГЛОНАС, ночное освещение, диоды, квантовые точки. з) Долговечность и легкость обеззараживания. и) Экономика: цена, легкость ремонта и ухода, возможность хранения ~ 10 лет.

9 Слайд 7 Научно-технологические проблемы, необходимые для создания боевого комплекта одежды солдата 21-ого века: Легкость: нановолокна и нанопленки из нового поколения волокно- и пленкообразующих полимеров. Климат-контроль пододежного пространства. 3D конструкция ткани, дышащая (нано-, микропоры) и водоотталкивающая одежда. Многофункциональность. Защита от переохлаждения, перегрева - покрытия из полимеров с «памятью формы» и обратимыми фазовыми переходами. Защита от бактериологической атаки: новое поколение наноразмерных бактерицидов. Антибаллистика: 3D объемный текстиль из специальных синтетических волокон (арамидные) и генномодифицированного паучьего шелка (бронежилет, каска, маска, экзоскелет). см.продолжение

10 Слайд 7 Супергидрофобность: создание на поверхности волокон наношероховатой поверхности на основе гидрофобных полимеров (фторированные этилены) – эффект «Лотоса». Химическая атака. Введение в покрытие текстиля молекулярных «ловушек» (циклодекстрины, дендримеры) отравляющих веществ. Радиация. Самая сложная задача, которую трудно обеспечить без существенного утяжеления комплекта одежды. Частичная защита от радиационной пыли и слабого рентгеновского α и γ – излучения, d- металлы. Огнезащита: Использование огнестойких волокон (ароматические полиамиды) и антипирены в наноформе. Маскировка. Дневное время. Идеальное решение – «дельфийский плащ» на основе метаматериалов с «отрицательной» оптикой. Физики всего мира работают. Фото- и электрохромные красители обратимо изменяющие окраску под действием освещения или слабого электрического тока. Добиваются очень высокой степени маскировки. см.продолжение

11 Слайд 7 Ночное время. По отношению к приборам ночного видения. ИК-приборы: подбор рисунок и цвет окраски. УФ-радары: работают над проблемой от радарного обнаружения! Коммуникативность. Инкорпорирование в текстиль (одежду) нано- и микроэлектроники, квантовые точки, гибкий дисплей, процессор, антенны, GPS, ГЛОНАС и другие микро- и наногаджеты. Сенсорность одежды. Чувствительные полимерные материалы к химии, радиации, бактериям; передают сигнал актуаторам для реагирования и защиты. Датчики основных параметров организма, пульс, давление, температура и др. Лечебные свойства: Одежда как первая медицинская помощь. Создание из текстиля депопрепаратов. Своеобразная трансдермальная капельница. Текстиль – как «емкость» для лекарства. Полимеры с обратимыми фазовыми переходами, мгновенно образующие гипсовую повязку на месте повреждения, как импульс на механическую деформацию (пули, осколки). см.продолжение

12 Слайд 7 Автономная энергетика. Солнечные панели на фотоактивных веществах (кремний, фотохромные красители), пъезоэлектричество (ходьба, другие движения). Ориентация на местности. GPS, ГЛОНАС, спутниковая связь. Наноэлектроника (антенны, приемники, гибкие дисплеи, интеркорпорированные в ткань, одежду). Усиление мышечной силы (скорость движений, суперпрыжки, подъем больших грузов), экзоскелет, минидвигатели. Биомиметика – ботинки для гор наподобие ящерицы геккон (ботинки для гор).

13 Слайд 8 Пример схемы коммуникативной одежды

14 Слайд 9 Экзоскелет, усиливающий мышечную силу в несколько раз

15 Слайд 10 Примеры NBIC-технологи в создании боевого комплекта одежды солдата 21-ого века NBIC Комфортность: легкость тактильность драпируемость «климат-контроль» Защита: Бактерицидность Антибаллистика Химзащита Маскировка Гидрофобность Экзоскелет Комфорт: тактильность «климат- контроль» Защита: Бактерицидность Гидрофобность Экзоскелет Биодетекторы опасностей Антибаллистика Маскировка Автономная энергетика Сенсорность Коммуникативность Ориентация Маскировка Экзоскелет Коммуникативность Экзоскелет Маскировка Сенсорность

16 Слайд 11 NBIC-технологии двойного назначения в цивильных областях Медицина и косметика Спорт«Умный» домТехника Бактерицидность; Сенсорная диагностика; Первая помощь с помощью одежды; Экзоскелет для инвалидов; Гидрофобность (эффект Лотоса»); «Климат- контроль» спортивной одежды; Защита от переохлаждения и перегрева; Диагностика на тренировках; Шлемы для американского футбола, хоккеистов, мотоциклистов; Сенсоры, предупреждающие о внешних и внутренних опасностях; Автономная энергетика, солнечные панели; Огнезащита всего домашнего текстиля; бактерицидность пастельного белья и банных принадлежностей; Управляемый цвет портьер, обоев; Композиты на основе нановолокон в ракетной технике, самолетах, автомобилях, катерах, яхтах, ракетках; костюмы космонавтов, летчиков- реактивщиков;

17 Слайд 12 Состояние (в мире и РФ) классических и NBIC-технологий, используемых для придания армейской и цивильной одежде многофункциональных свойств (функций) ФункцииВ миреРФ Комфортность, легкость++++! «Климат-контроль»+++! Защита от: - переохлаждения++! - перегрев++! - бактерицидность антибаллистика++++! - химзащита+++! - маскировка+++! Гидрофобность+++++! Огнезащита+++++! Защита от радиации++! Коммуникативность++++! Сенсорность+++! Лечебные свойства++++! Автономная энергетика++! Ориентация++++! Усиление мышечной силы++!!! сильно продвинутые технологии; ++ - начало продвижения технологии; + - на стадии разработки технологии; - отсутствие

18 Слайд 13 Схема функционирования института ISN (институт «солдатских нанотехнологий»)

19 Слайд 14 Организация работы консорциума Университетов

20 Слайд 15 Схема организации разработки и производства боевого комплекта одежды РФ

21 Слайд 16 Литература: 1.Кричевский Г.Е. Химические, био- и нанотехнологии в производстве нового поколения волокон, многофункционального текстиля и одежды 21 века. М, Изд-во «Известия», Кричевский Г.Е. Химическая технология текстильных материалов. 3 т., М., МГУ, 2001 г., 298 стр. 3.Military textiles. Edited by E Wilusz, US Army Natick Soldier Center, USA. Woodhead Publishing Series in Textiles No. 73, May 2008, 384 pages. 4.Сайт ЦНИИТОЧМАШ

22 Автор: Кричевский Герман Евсеевич Профессор, д.т.н., заслуженный деятель науки РФ, член ЦП НОР, заведующий кафедрой ГОУ ВПО «Российской заочный институт текстильной и легкой промышленности» Тел./Факс Спасибо за внимание!