Химические, нано-, био-, инфо-, когнитивные технологии двойного назначения в производстве нового поколения волокон, текстиля и одежды: боевой комплект одежды солдата 21-ого века, спортивный, медицинский, косметический, технический текстиль

Опубликовано 26.07.2011
Герман Кричевский   |   просмотров - 8341,   комментариев - 1
Химические, нано-, био-, инфо-, когнитивные технологии двойного назначения в производстве нового поколения 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»

Нанотехнологии, биотехнологии, отделка текстильных материалов

г. Москва ул. Ленинский проспект д.137 кор.1 кв.32

тел./факс 8 (495) 438-1350

gek20003@gmail.com

Введение

Окружающий нас мир изменяется с космической скоростью. За одно поколение происходит переход человеческой цивилизации из одного технологического уклада в следующий. Мое поколение, родившихся в 30-ые годы 20-ого века и доживающие в первой декаде 21-ого века, наблюдали и испытали на себе 4-ый технологический уклад (тяжелая индустрия, появление космической техники и технологий, ядерного оружия и «мирного атома»). Страны лидеры с развитой демократией и рыночной конкурентной экономикой переходят к 6-ому технологическому укладу, научно-технологическим ядром которого является кластер, включающий в себя нано-, био-, информационные и когнитивные (NBIC) технологии [1]. РФ растеряв все достижения 4-ого технологического уклада, пропустила 5-ый технологический уклад и вынуждена, если мы хотим сохраниться в динамически развивающемся глобальном мире, как самостоятельная, значимая, великая держава, включиться в общий процесс вхождения в 6-ой технологический уклад. Это задача может быть решена только единением усилий политической, экономической, культурной элиты и большей части общества. Эта сверхзадача, мегапроект и не ясно справимся ли мы с его реализацией, поскольку средства и методы, использованные для индустриализации большевиками не будут приняты нашим обществом и внешним миром.

Великими державами сегодня являются и становятся не как во все предыдущие периоды истории, вплоть до 2-ой мировой войны, путем силового завоевания (Древняя Греция, Рим, Испания, Великобритания, Австро-Венгрия, СССР) территорий, а за счет научно-технического прогресса (США, Япония, Германия, Англия). Попытка продолжить линию агрессии и не учета смены парадигмы развития цивилизации во время и после 2-ой мировой войны кончились катастрофой для 3-его Рейха и для СССР. Нужно нам, россиянам, от самого верха и до самого низа, как это не мучительно трудно сменить свое имперское мировоззрение, понять, что и нефть и газ не вечны, оружие массового уничтожения, доставшееся нам от предыдущей политической системы устареет, если не развивать современные науки и не реиндустриализовывать экономику, что наука и производство развивается успешно при мировой кооперации с самыми передовыми в этом отношении странами. Что если государство не будет финансировать и общество обязательно контролировать науку и образование, то мы не только не станем великой страной, но и не удержимся в ряду стран с неразвитой экономикой.

Даже фокусирование (финансирование, всяческая поддержка) на NBIC- технологиях не обеспечит выхода и входа в 6-ой технологический уклад, т.к. для этих технологий, как и всяких других, необходимо иметь развитые перерабатывающие отрасли (химическая, машиностроительная, приборостроительная, легкая, фармацевтическая, микробиологическая и др.) промышленности, где все эти технологии найдут применение. В противном случае все успешные, конкурентоспособные NBIC технологии утекут за рубеж, как наши природные богатства (нефть, газ, металл, древесина, пушнина и др.). Такой путь совсем отвергать не стоит, но опыт мировой экономики показывает, что новые технологии и продукция на их основе с высокой добавленной стоимостью выгоднее иметь в своей стране, чем вывозить природное и «интеллектуальное» сырье. В таблице 1 показана смена и содержание технологических укладов индустриального периода. [1]


Таблица 1. Смена и содержание технологических укладов индустриального периода.

Технологические уклады (ТУ)

Годы

Ключевые факторы

Технологическое ядро

I

1780-1830

Текстильные машины

Текстиль, выплавка чугуна; обработка железа, водяной двигатель, канат

II

1830-1880

Паровой двигатель

Железные дороги, пароходы; угольная и станкоинструментальная промышленность, черная металлургия

III

1880-1930

Электродвигатель, сталелитейная промышленность

Электротехника, тяжелое машиностроение, сталелитейная промышленность, неорганическая химия, линии электропередач

IV

1930-1970

Двигатель внутреннего сгорания, нефтехимия

Автомобилестроение, самолетостроение, ракетостроение, цветная металлургия, синтетические материалы, органическая химия, производство и переработка нефти

V

1970-2010

Микроэлектроника, газификация

Электронная промышленность, компьютеры, оптическая промышленность, космонавтика, телекоммуникации, роботостроение, газовая промышленность, программное обеспечение, информационные услуги

VI

2010-2050

Квантово-вакуумные технологии

Нано-, био-, информационные технологии. Цель: медицина, экология, повышение качества жизни

Смена вектора развития мирового производства текстиля и одежды

Развитие мирового производства текстиля также подчиняется необходимости перехода к 6-ому технологическому укладу. Волокна, текстиль существенно расширяют области применение за счет традиционных технологий (механические: прядение, ткачество, плетение, вязание, химические (куда же без них!)) в сочетании с NBIC технологиями. [1,2] Развитые страны, перемещая производство в развивающие страны (Китай, Индия, Пакистан, Турция и др.), развивают у себя производство технического и «умного» текстиля с высокой добавленной стоимостью (технического, медицинского, спортивного, косметического текстиля (и волокон)). В настоящее время производство технического текстиля в мире достигло ~35% с годовым ростом ~ 10-12%, а медицинского текстиля, который условно относят к техническому, составляет до 25% с годовым ростом до 15%.

Далее приведены основные показатели мировой экономики производства текстиля в 21-ом веке, с учетом технического текстиля нанопродукции и медтекстиля. [1]

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!

Технологии двойного назначения – движитель научно-технического прогресса во все времена. Боевой комплект одежды солдата 21 века

В культовом кинофильме «9 дней одного года» физики и лирики спорят именно об этом, о том, что успехи в области военной техники находят применение в мирной жизни. Хороша или плоха эта зависимость, но она очевидна, ее подтверждает вся история цивилизации. Такие великие открытия, как огонь, колесо, луки, стрелы, порох, ядерная энергия, космическая техника, радиоэлектроника, биохимии, а сегодня и все NBIC технологии работают на войну, оборону и на множество абсолютно мирных областей (медицина, спорт, отдых, мода и т.д.), в том числе на производство нового поколения волокон, текстиля, одежды и других изделий на их основе.

Не использовать возможность двойного назначения всех прорывных технологий – это лишать себя возможности их коммерциализации и компенсации затрат общества на их военную составляющую. Продукция на основе новых технологий всегда дает высокую добавочную стоимость, в нее вкладывать инвестиции и развивать выгодно! Не понимают это только очень недалекие руководители. На примере создание боевого комплекта одежды солдата 21-ого века покажем возможности NBIC технологий в оборонных и мирных целях, где это очень наглядно и близко нам – текстильщикам.

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 с обеих сторон. Циничное мировоззрение отечественных генералов, выраженная великим советским военным начальником маршалом Георгием Жуковым: «Русские бабы еще нарожают» - не применимо никогда, а в новом более гуманном мире тем более.

В свете сказанного выше в боевом комплекте одежды современного солдата огнестрельное оружие и армейская одежда становятся паритетными по своей значимости. Ниже приведены 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 вещи могут быть достигнуты только за счет сочетания традиционных и NBIC технологий.

Требования, предъявляемые к боевому комплекту одежды современному солдата армий США, НАТО, России [3] сводятся к следующим:

1. Комфортность:

- Легкость, мягкость, простота использования;

- «Климат-контроль» пододежного пространства;

2. 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;

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.

Как можно видеть этот джентльменский набор мультифункциональности даже по каждой отдельной составляющей достичь не просто. Придание одновременно всех перечисленных свойств является еще более сложной, но теоретически возможной, что доказывает опыт в создании подобной армейской одежды таких стран, как США, Англия, Франция, Южная Корея. К счастью в зависимости от рода войск и характера выполняемых боевых действий набор требований может варьироваться в сторону снижения их количества. Но основные из них будут оставаться обязательными.

Посмотрим какие научно-технологические задачи решаются и должны быть решены для достижения перечисленных выше требований и придания боевому комплекту одежды многофункциональности. Как можно видеть из дальнейшего изложения задачи эти очень разные, требующие для их решения знаний в фундаментальных естественнонаучных областях (физика, химия, механическая технология, математика, биология), так и в специалистов в области прикладных наук (микро- и наноэлектроника, бионика, материаловедение, медицина, текстильная химия, механической технологии производства текстиля (прядение, ткачество, вязание, плетение); физика и химия полимеров, технология производства волокон и пленок и др. Совершенно очевидно, что для реализации таких проектов, как междисциплинарных и межотраслевых, понадобится слаженная работа единой команды из специалистов всех выше перечисленных областей знаний и практик.

Ниже кратко обозначены 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).

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.

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.

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 (рис.1).

Рисунок 1. Пример схемы коммуникативной одежды.

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) .

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 (рис.2). Биомиметика – ботинки для гор наподобие ящерицы геккон (ботинки для гор).

Рисунок 2. Экзоскелет, усиливающий мышечную силу в несколько раз.

Следует подчеркнуть, что как было уже сказано ранее, NBIC – технологии должны сочетаться с традиционными технологиями производства текстиля и одежды: производство природных и химических волокон (традиционный и нановолокна), прядение, ткачество, вязание, химическая технология отделки. Эти традиционные технологии хорошо известны и описаны в отличии от NBIC-технологий, получивших развитие в последние 15-20 лет. В таблице 2 показаны примеры использования NBIC-технологий для создания многофункциональной современной одежды боевого комплекта солдата.


Таблица 2

Примеры NBIC-технологи в создании боевого комплекта одежды солдата 21-ого века.

N

B

I

C

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

Как можно видеть из примеров, представленных в табл. 2 одни и те же свойства одежды достигаются чаще всего ни одной, а сочетанием NBIC-технологий. В этом проявляется синергизм свойственный этим технологиям и междисциплинарность каждой из них.

Попробуем проследить это взаимное влияние NBIC-технологий на примере одного свойства – легкости боевого комплекта одежды (определено Пентагоном в границах 18-20 кг к 2020 году):

- только с помощью нанотехнологий можно получить легкие, прочные, с заданными свойствами нановолокна. Например, с помощью технологии электропрядения. Это типичная технология по схеме «сверху – вниз» (в электрическом поле происходит расщепление струи волокнообразующего полимера, выходящего из сопла на наноструйки будущих нановолокон);

- если взять в качестве волокнообразующего полимера генномодифицированный и произведенный по образу и подобию «паучьего шелка белок, то получим не только тонкое и легкое, но сверхпрочное волокно. Эта технология имитации паучьего шелка - бионика или биотехнология;

- если из этих волокон произвести текстиль, обладающий лечебными свойствами, то необходимо использовать знания биологии, механизма заживления ран, последние достижения в области эффективных антимикробных нанопрепаратов;

- обмундирование произведенное из легких, прочных волокон, обладающих лечебными свойствами (первая медицинская помощь) должна быть удобной, комфортной, эргономной, что достигается использованием знаний когнитивных наук о законах зрительных, осязательных, эмоциональных ощущениях человека;

- коммуникативность такой одежды достигается в основном за счет наноразмерных сенсоров, миниатюрных антенн, передатчиков, приемников других видов гаджетов, органически встроенных в структуру волокон, нитей, ткани, одежды. А это уже микро-, наноэлектроника и IT-технологии.

Это только один пример синергизма, число которых множество при создании одежды солдат настоящего и будущего.

Как было сказано ранее, все достижения в военной и оборонительной технике успешно с некоторыми доработками всегда переходят в цивильные области. Это касается и боевого комплекта одежды. Если посмотреть на те свойства, которые надо придать армейскому обмундированию, то они без исключения необходимы и для изделий из текстиля, используемых в других областях.

В таблице 3 приведены примеры результатов использования NBIC-технологий в армейском обмундировании в мирных областях (медицина, спорт, обустройство современного дома, техника).

Таблица 3

NBIC-технологии двойного назначения в цивильных областях.

Медицина и косметика

Спорт

«Умный» дом

Техника

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;

костюмы космонавтов, летчиков-реактивщиков;

С каждым годом расширяется использование NBIC-технологий для создания одежды сотрудников силовых структур, профессий, связанных с нештатными ситуациями и для цивильных областей.

В таблице 4 дана экспертная оценка состояния в мире и РФ применения классических и NBIC-технологий для достижения свойств, необходимых для армейской и цивильной одежды.

Таблица 4

Состояние (в мире и РФ) классических и NBIC-технологий, используемых для придания армейской и цивильной одежде многофункциональных свойств (функция).

Функции

В мире

РФ

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.


Возможные варианты ВЫПОЛНЕНИя ПРОЕКТА «БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДА СОВРЕМЕННОГО СОЛДАТА РФ»

Мы в решении такой задачи не одиноки, над ней работают серьезные научно-технологические и инженерные школы во многих развитых (США, Франция, германия, Япония, Южная Корея) и развивающихся (Китай, Индия) странах.

Поскольку самые большие успехи в этом направлении имеют США, то рассмотрим, как на государственном уровне решаются там эти проблемы, так как в области NBIC-технологий США является безусловным, признанным лидером (более половины всех патентов, компаний разработчиков и производителей, наивысшие инвестиции, самый большой объем произведенной продукции, наиболее полное наполнение боевого комплекта одежды NBIC-технологиями и апробация его в различных горячих точках мира).

Ниже будут приведены две организационные схемы научно-технологических проектов создания одежды солдата 21-ого века США, в основе которых лежат требования к комплекту и научно-технологические (инженерные) достижения этих требования (см. табл. 5).

Обе схемы предусматривают обязательное руководство, финансирование и контроль за проектом Пентагона, при активном инвестиционном участии бизнеса всех уровней и современной и развитой промышленности США (один из мировых лидеров в производстве волокон, текстиля, одежды, технического текстиля). Как можно видеть различия в этих двух схемах ( рис. 3,4) (специально для конкуренции) состоит в том, что в первой схеме концентрация всех научно-технологических разработок происходит в специализированном научно-технологическом центре (в наших терминах – специализированный НИИ, по комплексной, междисциплинарной и межотраслевой проблеме (рис.3)).

Этот институт ISN (Institute solder nanotechnology – институт солдатских нанотехнологий) организован вливанием в структуру одного из самых продвинутых в мире Университетов в области науки и техники МТИ (Массачусетский технологический институт, MIT). В ISN работает команда очень компетентных высочайшей квалификации специалистов (физиков, химиков, медиков, биологов, математиков, биохимиков, материаловедов, текстильщиков всех направлений). Команда немногочисленная (~ 40 человек), которая берет не числом, а «умением». Институт ISN может с помощью руководства МТИ привлекать к работе любого сотрудника МТИ, со всех факультетов, кафедр и других научных институтов МТИ (обучается 40 тысяч студентов и аспирантов).

Финансирование идет из Пентагона (50 млн.DS на 5 лет – не космические цифры, если сравнивать с отечественными мегапроектами «Сколково», РОСНАНО и др.). Примерно такую же сумму на проект дает бизнес. В результате Пентагон получает технологию и заказанную продукцию (покупает по контракту у промышленности), а бизнес, промышленность получает технологии для производства инновационной продукции в различных цивильных областях со значительной добавленной стоимостью (коммерциализация). От реализации такой схемы выигрывают все:

- государство решает проблему национальной безопасности;

- бизнес и промышленность - прибыль и дальнейшее развитие;

- научное и инженерное сообщество получает финансовую поддержку для выполнения сложных прикладных задач, требующих сочетание фундаментальных исследований и инженерно-технологических решений;

- высшее образование получает мощный импульс в подготовке специалистов новых направлений, подготовка которых требует новых и, прежде всего, междисциплинарных подходов;

- гражданин США, как налогоплательщик, получает уверенность в эффективных затратах (прозрачность отчетов на конгрессе) на этот проект и возможность приобретать на отечественном рынке отечественную инновационную продукцию;

- гражданин США, как потенциальный военнослужащий или сотрудник профессий, связанных с высокой степенью риска, получает новый уровень защиты во внештатной ситуации;

- экономика США в целом получает конкурентоспособное преимущество в реализации новой инновационной армейской и цивильной продукции на внутреннем и внешнем рынках.

На схеме рисунка 3 показана вышеописанная схема функционирования института ISN.

Рисунок 3.

Вторая схема (рис.4) организации проекта с той же целевой функцией, что и в первой схеме, отличается тем, что в решении проблемы государственной важности вовлечены 8-мь очень сильных по научно-технологическому уровню университетов, а проектом руководит научно-технический совет, в который входят представители всех 8-ми университетов. Схема варианта 2 организации работы показана на рисунке 4.

Рисунок 4.

Приведенные схемы 1 и 2 успешно реализуемые в США интересны не только сами по себе, но и как информация к размышлению. По отчету Пентагона в результате внедренных технологий в производство боевого комплекта одежды солдат США в 2009-2010 гг. при прочих равных условиях потери боевого состава армии США снизилась на 15%.

В РФ по заказу Минобороны и силами ВПК проводятся систематические научные и опытно-конструкторские работы по совершенствованию боевого комплекта одежды солдата армии РФ.

Однако системное отставание отечественной науки в NBIC-технологиях, исчезновение многих отраслевых НИИ, слабое финансирование фундаментальных и прикладных работ на государственном уровне, а главное резкая деиндустрилизация перерабатывающей промышленности (машиностроение, приборостроение, химическая, фармацевтическая, текстильная и легкая и другие отрасли) существенно затрудняют конкуренцию в данном проекте, как и во многих других государственно важных проектах. В то же время работа над этим междисциплинарном, межотраслевым проектом, его роль локомотива, фермента, катализатора, импульса, двигателя для развития многих отечественных перерабатывающих отраслей, для развития фундаментальных и прикладных наук, а коммерциализация этих технологий дало бы существенную добавку в бюджет РФ.

На рисунке 5 предложен проект схемы организации комплекса (института, центра) для решения данного проекта в РФ.

Представленная схема учитывает как мировой опыт, так и особенности отечественной отраслевой, ВУЗовской и академической наук, состояние отечественной экономики и промышленности перерабатывающих отраслей.

Рисунок 5.

Проект этот межотраслевой и междисциплинарный и поэтому ни в одном ВУЗе нет специалистов для формирования полной команды, поэтому следует за основу схемы принять два главных звена, без которых не удастся эффективно реализовать проект:

- головной институт по данной проблеме в структуре ВПК (ЦНИИ ТОЧМАШ – Ростехнология), имеющий большой опыт в решении задач по разработке боевого комплекта одежды российской солдата;

- создание на базе одного из ведущих национальных исследовательских Университетов (например МИФИ) научно-технологического инженерного центра «Армейское обмундирование солдата РФ 21-ого века».

Такой центр можно было бы организовать в структуре МИФИ, имеющего хороший задел по многим направлениям NBIC. Центр может привлекать лучших специалистов из других ВУЗов, академических и отраслевых НИИ по принципу формирования временных творческих коллективов.

К работе этого центра могут быть привлечены студенты, аспиранты, преподаватели факультетов и кафедр МИФИ и других ВУЗов.

Заказчиком и инвестором по данному проекту должно быть Минобороны, а формулировать технические задания для выполнения различных частей проекта и в комплексе должен головной отраслевой институт ЦНИИ ТОЧМАШ, который будет производить интеграцию, сборку всех частей проекта в единое целое – боевой комплект солдата РФ 21-ого века.

Литература:

1. Кричевский Г.Е. Химические, био- и нанотехнологии в производстве нового поколения волокон, многофункционального текстиля и одежды 21 века (монография). 2011. В печати.

2. 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 http://www.tsniitochmash.ru/


Комментарии:

Цитировать Имя
Валерий Гумаров, 11.08.2011 18:02:37
Военное обмундирование, это, конечно, хорошо, но лучше б нанотекстиль по мирному использовать.

Вот, к примеру, в прошлом году по интернету волной прошлись сообщения о наноносках нового поколения. В частности, Росбалт http://www.rosbalt.ru/2010/09/24/774783.html преподнес эту весть под названием «Носки расскажут о здоровье хозяина».
«Исследователи из департамента Мичиганского Государственного университета электротехники и кинезиологии разработали необычные сенсорные датчики. Их встроили в обычные носки.
В целях повышения общего благополучия населения США, ученые создали новую технологию, которая будет фиксировать данные физического здоровья у детей, подростков и взрослых, сообщает Raut. Беспроводные устройства можно использовать во время любой телесной активности.
Они пригодятся не только профессиональным спортсменам, но и жителям, которые не занимаются регулярно фитнесом, аэробикой, гимнастикой и прочими упражнениями. Микроскопические приборы измеряют как частоту сердечных сокращений, интенсивность и время нагрузок, а также прочие виды физической деятельности, что позволяет получить ценную информацию о состоянии многих органов и систем, и принять неотложные меры помощи своевременно.
Ведущий автор доктор Карин Пфайфер пояснила, что новинка станет альтернативой громоздких и непереносных акселерометров. Минидатчики снабжены сетью сенсорных систем, которые непосредственно соприкасаются с поверхностью кожи и собирают сведения, включая показатели пульса, крови, артериального давления, затраты энергии, а затем проводят сравнительный мониторинг. Причем при отклонении от нормы, носки начинают испускать предупреждающие звуковые сигналы».

Ну, носки здесь, похоже, были использованы для более доходчивой подачи материала, а что касается самой идеи использования нанодатчиков для контроля за состоянием организма, то более перспективным в плане коммерциализации технологии представляется ее приложение к ветеринарии.
Человек то рассказать о своих недомоганиям может, а вот животина – тварь бессловесная, и даже пальцем показать не в состоянии, где и чего у нее болит. И здесь два ответвления нанодиагностики просматриваются – для богатых и для всех прочих.
Для богатых – диагностика здоровья «бесполезных» животных – собак, кошек, прочих домашних любимцев, хозяева которых в них души не чают и денег на них не жалеют.
Для всех прочих любителей говядины и свинины – диагностика качества поставляемой мясопродукции на стадии ее созревания – не всю подряд скотину антибиотиками и прочей химией пичкать, а только тех, кто действительно в том нуждается. А нужду и дозу датчик покажет.
А уж потом и на человека эту методику можно будет распространить. А не сразу носки на него напяливать. Мало ли чего к ним прицепиться может. Вместо одних болячек кучу других наживешь.

В Иванове наноткань еще в прошлом веке получили, да до сих пор никак не выйдут на достойный уровень производства. Вот что три года тому назад касательно ивановского нанотекстиля на одном из сайтов красовалось http://www.rus-news.ru/index.php?id=109.
«В Ивановском химико-технологическом университете придумали, как наносить на любую ткань тончайший слой металла. Причем слово «тончайший» нужно понимать буквально - толщина пленки всего несколько атомов. Поэтому ткань, приобретая космический вид, остается мягкой и естественной на ощупь.
Металл давно привлекает дизайнеров всего мира, но раньше фольга была толстой, не пропускала воздух и влагу. То есть мало подходила для одежды. Теперь же можно шить и серебряные, и золотые наряды. А еще оказалось, что такая ткань - настоящая находка для военных и врачей.
Автор разработки - профессор Борис Горберг, руководитель лаборатории. Он придумал и сконструировал специальную камеру. В ней откачивают воздух и запускают газ аргон. Его частицы разгоняют электромагнитным полем до состояния плазмы, а она выбивает из металлической пластины атомы, потом оседающие на ткань. «Это светящееся облако состоит из светящихся ионов металла, который высаживается на текстильный материал», - говорит Борис Горберг, руководитель лаборатории ионоплазменных процессов Ивановского химико-технологического университета.
Из ткани Горберга уже сшили платье модельеры из фирмы «Нина Риччи». С профессором французы познакомились на текстильной выставке в Германии. Теперь они присылают в Иваново обычный материал, а Горберг пропускает его через плазмотрон и отправляет обратно.
«Месье Горберг поразил нас своей технологией. Насколько мы знаем, до него никому не удавалось так покрыть ткань металлом, чтобы она не стала тяжелой и продолжала пропускать воздух, то есть дышать. Она даже осталась полупрозрачной и просто волшебно переливается на свету. Получилось такое огромное и такое невесомое платье», - заявил Ромен Сильвестри, специалист по тканям модного дома «Нина Риччи».
Российские модельеры к открытию пока отнеслись прохладно, им трудно поверить, что в Иванове смогли сделать что-то мирового уровня. Но дизайнер Игорь Чапурин, посмотрев на образец, признал, что если удалось заставить материал дышать, то это революция.
Нержавейка на шелке, алюминий на полиэфире, похожий на золото нитрит титана на вискозе. Борис Горберг показывает еще одно волшебное свойство своей ткани - она полностью блокирует радиоволны. Можно шить защитную спецодежду».

На домах высокой моды большие объемы, пожалуй, не сделаешь, публика, хоть и при деньгах, да малочисленна, а вот на модницах, что попроще, можно. Причем найти довольно внушительную потребительскую нишу можно в самых неожиданных местах. Взять, хотя бы одного турка, который наладил производство наноплатков для мусульманок http://www.izvestia.ru/news/news250943.
«Турецкий производитель текстиля из турецкого города Бурса впервые применил нанотехнологии для создания мусульманского платка.
Владелец компании Озхан Бербероглу решил модернизировать самую любимую турецкими модницами-мусульманками деталь гардероба - платок. Речь идет не о закрывающей лицо чадре, а о красочном платке, который турчанки повязывают на голову, покрывая только волосы.
Производители стараются максимально разнообразить цветовую гамму и рисунок. Шелковые платки в Турции продаются даже в специальных бутиках, где их стоимость может составлять не одну сотню долларов.
Бербероглу решил отказаться от шелка в пользу микрофибры, сделанной с применением специальных наноматериалов. Трехслойная система ткани эффективно подстраивается под внешние условия. Платок быстро сохнет. Кроме того, в жару он не дает перегреться голове, что исключительно важно в знойной Турции.
Показатель отвода тепла составляет 50 %. Эти технологии уже применяются в создании верхней одежды и рубашек, но он впервые начал использовать ее в пошиве платков для мусульманок».

Я все это к тому вспомнил, что нанотекстиль, может быть востребован в различных слоях общества и в разных видах производства. Надо только руками за его изготовление взяться, да голову к его продажам приложить.