ХИМИЧЕСКИЕ, НАНО-, БИО-, ИНФО-, КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКИЕ, НАНО-, БИО-, ИНФО-, КОГНИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЕ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЕ
ВОЛОКОН, ТЕКСТИЛЯ И ОДЕЖДЫ: ВОЛОКОН, ТЕКСТИЛЯ И ОДЕЖДЫ:
БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДЫ СОЛДАТА 21-ОГО ВЕКА, БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДЫ СОЛДАТА 21-ОГО ВЕКА,
СПОРТИВНЫЙ, МЕДИЦИНСКИЙ, КОСМЕТИЧЕСКИЙ, ТЕХНИЧЕСКИЙ СПОРТИВНЫЙ, МЕДИЦИНСКИЙ, КОСМЕТИЧЕСКИЙ, ТЕХНИЧЕСКИЙ
ТЕКСТИЛЬТЕКСТИЛЬ
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.32г. Москва ул. Ленинский проспект д.137 кор.1 кв.32тел./факс 8 (495) 438-1350тел./факс 8 (495) [email protected]@gmail.com
Технологические уклады (ТУ)
Годы Ключевые факторы Технологическое ядро
I 1780-1830 Текстильные машиныТекстиль, выплавка чугуна; обработка железа,
водяной двигатель, канат
II 1830-1880 Паровой двигательЖелезные дороги, пароходы; угольная и
станкоинструментальная промышленность, черная металлургия
III 1880-1930
Электродвигатель, сталелитейная
промышленность
Электротехника, тяжелое машиностроение, сталелитейная промышленность, неорганическая
химия, линии электропередач
IV 1930-1970Двигатель 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
Слайд 1Смена и содержание технологических укладов индустриального периодаСмена и содержание технологических укладов индустриального периода
Слайд 2
Мировая экономика производства текстиля и одеждыМировая экономика производства текстиля и одежды
2010 г. ~ 200 млрд.2010 г. ~ 200 млрд.DSDS суммарно. суммарно.
Технический текстиль ~ 35% ~ 60 млрд.Технический текстиль ~ 35% ~ 60 млрд.DSDS..
Защитный текстиль ~ 4,5 млрд.Защитный текстиль ~ 4,5 млрд.DSDS. Рост ~ 5% в год.. Рост ~ 5% в год.
Армейский текстиль – секрет, экспертная оценка ~ 1,5 млрд.Армейский текстиль – секрет, экспертная оценка ~ 1,5 млрд.DSDS (США, (США, Франция, Германия, Южная Корея, Китай, Индия, конечно РФ).Франция, Германия, Южная Корея, Китай, Индия, конечно РФ).
Нанотекстиль (суммарно) ~ 3,5 млрд.Нанотекстиль (суммарно) ~ 3,5 млрд.DSDS..
Российская федерация. Надежной статистики нет, в мировых источниках Российская федерация. Надежной статистики нет, в мировых источниках такая информация отсутствует. Рынок РФ обеспечивается отечественной такая информация отсутствует. Рынок РФ обеспечивается отечественной текстильной и легкой промышленностью на ~ 30%. Остальное импорт!текстильной и легкой промышленностью на ~ 30%. Остальное импорт!
Слайд 3
ТЕХНОЛОГИИ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ – ДВИЖИТЕЛЬ ТЕХНОЛОГИИ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ – ДВИЖИТЕЛЬ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА ВО ВСЕ ВРЕМЕНА. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА ВО ВСЕ ВРЕМЕНА.
БОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДЫ СОЛДАТА 21 ВЕКАБОЕВОЙ КОМПЛЕКТ ОДЕЖДЫ СОЛДАТА 21 ВЕКА
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.
Слайд 5
Основные положения смены концепции ведения боевых и Основные положения смены концепции ведения боевых и антитеррористических действий в 21-ом веке: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.
Слайд 6
Требования к боевому комплекту одежды современному Требования к боевому комплекту одежды современному солдата армий США, НАТО, России и т.д. сводятся к солдата армий США, НАТО, России и т.д. сводятся к следующим: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
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.
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
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
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
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).
Слайд 8
Пример схемы коммуникативной одеждыПример схемы коммуникативной одежды
Слайд 9
Экзоскелет, усиливающий мышечную силу в несколько разЭкзоскелет, усиливающий мышечную силу в несколько раз
Слайд 10
Примеры Примеры NBICNBIC-технологи в создании боевого комплекта -технологи в создании боевого комплекта одежды солдата 21-ого векаодежды 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
Слайд 11
NBICNBIC-технологии двойного назначения в цивильных областях-технологии двойного назначения в цивильных областяхМедицина 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,
ракетках;
костюмы
космонавтов,
летчиков-
реактивщиков;
Слайд 12Состояние (в мире и РФ) классических и Состояние (в мире и РФ) классических и NBICNBIC-технологий, используемых для -технологий, используемых для
придания армейской и цивильной одежде многофункциональных свойств (функций)придания армейской и цивильной одежде многофункциональных свойств (функций)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
Слайд 13Схема функционирования института Схема функционирования института ISNISN (институт «солдатских (институт «солдатских
нанотехнологий»)нанотехнологий»)
Слайд 14Организация работы консорциума УниверситетовОрганизация работы консорциума Университетов
Слайд 15Схема организации разработки и производства боевого комплекта одежды Схема организации разработки и производства боевого комплекта одежды
РФРФ
Слайд 16Литература:Литература:
1.Кричевский Г.Е. Химические, био- и нанотехнологии в производстве нового поколения волокон, многофункционального текстиля и одежды 21 века. М, Изд-во «Известия», 2011.
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/
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 438-13-50E-mail: [email protected]
Спасибо за внимание!