Одежда будущего появилась

Один очень мнительный человек лет десять назад мне признался, что хотел бы постоянно ходить в скафандре, непрерывно измеряющем температуру тела, давление и пульс.

Другим пожеланием к повседневному скафандру было наделить его умением безболезненно делать анализы важных жидкостей организма. Конечно, это была шутка. Но сегодня такой скафандр стал вполне реальной штукой, причем полезной не столько для мнительных людей, сколько для реально больных и для тех, кто выполняет опасную для здоровья работу.  

Круглосуточно в любимом скафандре

Тайваньская компания AIQ разработала  костюм для биомониторинга и еще целую линию «умной» одежды на основе металлических волокон производства другой тайваньской компании King's Metal Fiber Technologies.

Смарт-рубашка  BioMan из этой серии может отслеживать частоту сердечных сокращений, интенсивность дыхания и температуру кожи. Информацию с тела хозяина рубашки вплетенные в ткань  металлические фибры снимают, как обычные датчики, и отправляют посредством беспроводного соединения  Bluetooth на смартфон или другое приемное устройство.

Рубашка  BioMan может быть в дальнейшем настроена на измерение влажности кожи, ЭКГ, электроэнцефалографию (ЭЭГ) или электромиографию (ЭМГ). Она отличается от другой одежды с биомониторами тем, что датчики интегрированы в нее. Так что владельцу рубашки не нужно вспоминать, не забыл ли он свой биомонитор утром в спальне. Рубашку  Bioman можно безопасно для датчиков стирать в машине, что тоже очень удобно.

«Умную» футболку предлагают испанские ученые из Мадридского университета Карлоса III (UC3M). Прототип футболки с интегрированными  в нее беспроводными электродами может на расстоянии контролировать температуру, частоту сердечных сокращений, уровень активности пациента и его местоположение. Может даже снять ЭКГ. Эта одежда пока предназначена для пребывания в больнице, но вскоре ее надеются использовать и для пациентов, выздоравливающих дома. Исследователи планируют встроить в футболку датчики, принимающие сигналы от сети передатчиков, расположенных по всей больнице. В такой футболке человек не потеряется из виду (с погрешностью в два метра), и здоровье его будет всегда под контролем.

Делать анализы крови, мочи и пота человека, не повреждая его кожные покровы, просто во время ношения одежды научились за три года (2005-2008) исследователи  восьми научных организаций четырех европейских стран в проекте Евросоюза BIOTEX (Biosensing Textiles for Personalised Healthcare Management – биосенсорные ткани для персонализированного здравоохранения) .  Он подразумевал разработкуспециального текстиля со встроенными возможностями медицинского мониторинга и был частью исследовательского проекта STREP Шестой рамочной программы ЕС (FP6). Ткани уже созданы и проходят испытания.

«Основная идея проекта BIOTEX  заключается в разработке биохимических датчиков для трех потенциальных применений. Первый будет контролировать пот, включая его рН, соленость и скорость выделения. Второй будет следить за уровнем микробов у пациентов, страдающих от ожогов, чтобы контролировать заживление ран. И третий будет контролировать уровень насыщения крови кислородом для медицинских, спортивных и даже приложений безопасности», – рассказала Изабель Шартье из Комиссии по атомной энергии Франции, одного из партнеров проекта.

Консорциум BIOTEX включает в себя два научно-исследовательских института в области микро-и нанотехнологий, два малых и средних предприятия, действующих в сфере разработки и производства одежды, два университетских исследовательских коллективов в области  биоинженерии и две компании, имеющие опыт в проектировании и производстве специального текстиля.

Модный гардероб для Джеймса Бонда

Выглядеть в «умном» скафандре можно вполне по-светски. Дизайнеры модной одежды уже приспособили технологическую новинку для vip-клиентов, которые боятся пуль конкурентов и стараются поддерживать крепость тела и духа. А значит, и Джеймсу Бонду она окажется вполне по карману.

Канадская компания Garrison Bespoke создала пуленепробиваемый костюм для обеспечения безопасности джентльменов во время их поездок в опасные места работы. «Мы хотели создать облегченную одежду, которая не только выглядит профессионально, но может также выступать в качестве надежного бронежилета, сообщает сайт компании. – Идея заключалась в том, чтобы создать стильную и сдержанную альтернативу громоздкому пуленепробиваемому жилету под костюмом». 

Гаррисон по заказу 19-й специальной группы войск США использовал в разработке пуленепробиваемого костюма те же углеродные нанотрубки, что нашли применение для униформы американских войск в Ираке. Материал костюма получился гораздо более тонким и гибким – на пятьдесят процентов легче, чем кевлар.  Как утверждает Гаррисон,  испытания легкого и стильного костюма подтвердили его удобство, надежность и безопасность.

Любому Джеймсу Бонду пригодился бы и плащ-невидимка. Главная проблема существующих сегодня систем активного камуфляжа – работа в небольшом диапазоне частот. Из-за этого на других частотах плащ и человек под ним становятся видимыми.

Физик Андреа Алу (Andrea Alu) из Техасского университета в Остине (США) считает, что эту проблему можно решить, создавая плащи из электроактивного материала (http://users.ece.utexas.edu/~aalu/). Он предложил одежду из стандартных метаматериалов с конвертерами отрицательного сопротивления по бокам плаща, которая невидима в диапазоне большинства частот. По мнению Алу, это позволит сделать маскировочную ткань более прозрачной, лёгкой и тонкой.

Японская корпорация  Ямамото (Yamamoto Corporation) предлагает антирадиационное нижнее белье, включая купальник и плавки. Компания, базирующаяся в Осаке, вообще специализируется на одежде для плавания. И поэтому после событий в Фукусиме в качестве индивидуального средства защиты от радиационного излучения корпорация представила рабочий гидрокостюм из смеси резины с углеродом. Он останавливает почти 100 процентов вредного бета-излучения. 

Эластичный костюм весит 3 кг. Первые экземпляры гидрокостюма должны были произвести в конце ноября 2013 года. Корпорация Ямамото на основе свинца разрабатывает нижнее белье для защиты от убийственного гамма-излучения. Свинцовое белье весит 3,4 килограмма.  Продаются эти штуки недешево: гидрокостюм – по цене $ 1072, нижнее белье – $825.

Костюм из мягкого и легкого материала ThermoMan производства AIQ согреет своего хозяина в холодную погоду с помощью все тех же металлических нитей, вплетенных в текстиль и снабжаемых электричеством от небольшой съемной батареи. Такая грелка потребляет мало мощности и совершенно безопасна для хозяина. А потому в этом костюме можно бродить в Арктике или плавать в холодном море без опасности получить даже насморк, уверяют производители. Они гарантируют высокую прочность ThermoMan и возможность стирки в стиральной машине.  

В гардеробе компании AIQ  есть линия верхней одежды NeonMan. Это куртки или пиджаки с патентованными светодиодными нитями, святящиеся в темноте.  Светодиоды могут включаться и выключаться встроенными в одежду кнопками и питаются от небольшой съемной перезаряжаемой батареи. 

Ткани  ShieldMan компании AIQ защищают организм человека от электромагнитного излучения,  используя те же металлические нити производства King's Metal Fiber Technologies для превращения одежды из этой ткани в щит Фарадея (или в клетку Фарадея – кому как нравится). Джентльмену или даме в костюме или платье из текстиля ShieldMan можно чувствовать себя вполне защищенным от излучения, испускаемого всевозможными беспроводными электронными устройствами.

Стартап-компания Heapsylon из Вашингтона запустила на портале IndieGoGo кампанию краудфандинга размером в $ 87, 000, чтобы на эти средства завершить проект разработки своей финтес-системы Sensoria и запустить ее в производство.

Система включает в себя смарт-носки с интеллектуальными ткаными датчиками, электронный ножной браслет, передающий информацию на  мобильный телефон пользователя и виртуального тренера как мобильное приложение. «Умный» носок Sensoria устройство отслеживает все: от постановки ноги и высоты шага до уровня активности и достижений. Специальные химические датчики ткани носка способны оценивать давление в точках соприкосновения ноги с обувью для детального анализа контакта.  Датчики встроены в носок удобно для ноги, они не боятся стирки  и предназначены для бегунов.  Данные с датчиков носка ножной браслет передает по беспроводной сети на компьютер или смартфон.  После более чем двух лет исследований и усовершенствований носки Heapsylon Sensoria сейчас находятся на стадии прототипа. При соответствующем финансировании носки могут появиться на рынке в 2014 по цене около $ 150.

Эластичные перчатки TouchMan, изготовленные из ткани с теми же металлическими волокнами King's Metal Fiber Technologies, не оставляют отпечатков пальцев, но проводят электричество, как натуральная человеческая рука. Простой и удобный дизайн TouchMan  позволяет с точностью прикосновения незащищенного пальца использовать сенсорную панель мобильных устройств, ен снимая перчаток. Перчатки можно стирать, они не окисляются и совершенно безопасны для кожи и электронных устройств, утверждают их создатели.

Гардероб для Джеймса Бонда в принципе готов – от нижнего белья до элегантного смокинга. Не хватает только мелких аксессуаров.  О них – позже. Сначала попробуем внести некоторое разнообразие в строгий стиль одежды.

«Умная» одежда для пехотинца

Ключевой вопрос для солдата, выполняющего свой долг за пределами лагеря или казармы, – где взять энергию?

Департамент обороны армии США в 2011 году представил оперативную энергетическую стратегию, в которой ставка сделана на возобновляемые источники энергии. В качестве одного из направлений стратегии рассматриваются мобильные солнечные батареи, вмонтированные в рюкзаки и шлемы солдат.  Такой подход сулит большое преимущество – не нужно таскать за собой запасные элементы питания. 

Центр систем устойчивого энергоснабжения Австралийского  национального университета вместе с организацией оборонной науки и технологий Австралии разработал для использования в военных целях фотоэлектрический модуль Sliver. Это элемент солнечной батареи  удельной мощностью 140 Вт/м², выполненный на чрезвычайно тонкой и гибкой кремниевой пластине. Улучшенные модули Sliver обещали продемонстрировать австралийскому минобороны в начале 2014 года. Поставки гибких солнечных аккумуляторов в армейские подразделения запланированы на ближайшие годы.

Лаборатория оборонной науки и технологий Великобритании в декабре 2011 представила свой вариант военной одежды  с солнечными элементами под названием «Солнечный солдат». Он разработан в сотрудничестве сразу с несколькими университетами Великобритании. Проект «Солнечный солдат» комбинирует солнечные фотоэлектрические элементы с термоэлектрическими устройствами, чтобы обеспечить солдата круглосуточным электропитанием.

С тех пор, как «Солнечный солдат» был закончен, прошло два с половиной года, и о нем словно забыли. Возможно, оценив преимущества и недостатки этой модели, ей пока решили не давать хода. «Выгоды от солнечной панели иногда перевешиваются массой кабелей и зарядного устройства, которое направляет накопленную энергию батарею конкретного солдата, – объясняет  пресс-секретарь британской Лаборатории оборонной науки и технологий. – К тому же если солдат находится в короткой миссии, у него слишком мало времени, чтобы использовать много энергии». В общем, «Солнечного солдата» Великобритании пока отложили на будущее.

В июне 2013 года Голландия представила прототип платья и пальто с интегрированными солнечными элементами для повседневной носки. Одежду разработала дизайнер Полин ван Донген, а солнечные панели для нее – специалист по аккумуляторам энергии Герт Ян Йонгерден. Пальто имеет крылышки со встроенными гибкими солнечными элементами, которые можно развернуть, когда светит солнце. Эту одежду на коммерческой основе соорудило голландское  агентство Gelderland Valoriseert при участии студентов Университета прикладных наук города Неймеген. Ян Йонгерден утверждал, что прототип работал хорошо в рамках поставленной цели: солнечный элемент одежды должен заряжать мобильный телефон в течение часа и иметь хороший баланс между доступностью, комфортом, износостойкостью и производительностью. Но для комфорта пока не хватает мощности.

Ян Йонгерден не ожидает быстрого прорыва в коммерческом сегменте солнечных батарей, интегрированных с одеждой. «Военные по-прежнему является важнейшим сектором, – утверждает он. – В основном, они развивают специальные проекты приложений для солдат».

Что главное для пехотинца, кроме электричества? Конечно, ноги, которые страдают не только от усталости, но от противопехотных мин. Проект обувной стельки с миниатюрным детектором мин SaveOneLife предложила колумбийская компания Lemur Studio из Боготы. Стелька SaveOneLife представляет собой платформу из проводящего материала, который сконфигурирован как плоская катушка, напечатанная на ткани стельки. В стельке имеется микропроцессор и радиопередатчик, который посылает сигнал, распознающийся приемником, расположенным в браслете на запястье пользователя.  Когда в диапазоне двух метров от солдата оказывается крупное металлическое тело, стелька реагирует на создаваемое им магнитное поле. Дисплей браслета показывает местонахождение противопехотных мин.

Вообще, война – грязное дело. И поэтому американцы, чтобы не тратить время на отмывание униформы, решили придумать самоочищаемую одежду. Над нею работает физик Куок Трюонг (Quoc Truong) в Инженерном центре исследований и разработок для солдат в Натике, штат Массачусетс (Natick Soldier Research, Development and Engineering Center) .

Трюонг придумал для ткани специальное прочное, суперотталкивающее покрытие с  двойной микро- и наноразмера архитектурой. «Когда это покрытие наносится на одежду, поверхность одежды приобретает минимальное поверхностное натяжение, – объясняет свое изобретение Трюонг.  – Если поверхностное натяжение ткани ниже, чем у попадающих на нее вредных и токсичных жидких химических веществ, эти химикаты соскальзывают с ткани одежды при контакте. Кроме того, ткани с этим специальным суперпокрытием показали минимальное прилипание к ним пыли и грязи». 

Чтобы найти поверхность, к которой не прилипает ни вода, ни масло (омнифобную поверхность), исследователи изучили микроскопические свойства естественных антипригарных поверхностей, таких как листья лотоса и лилии, утиных перьев, ног водомерки. Ученые попытались повторить форму и все «прыщики» на этих естественных поверхностях, угол контакта капель жидкости с ними, с их микро- и наноструктурой.

Трюонг в течение последних четырех лет сотрудничает в поисках омнифобной поверхности с двумя ведущими академическими и отраслевыми партнерами – MIT и Luna Innovations, Inc .

В 2011 году Luna Innovations произвела промышленным способом первые 25 комплектов самоочищаемой одежды с использованием омнифобной ткани 60-дюймовой ширины со специальным покрытием.

Двадцать самоочищаемых костюмов испытывались в июне 2011 года в течение 10 дней на полигоне. Солдаты носили одежду по 15 часов каждый день. «Результаты были очень многообещающими», – сказал Чыонг.

Все 20 участников испытаний заявили, что их одежда отталкивает воду хорошо или очень хорошо. Шестьдесят семь процентов солдат сказали, что хорошо или очень хорошо их одежда отталкивает  масло. Шестьдесят девять процентов испытуемых утверждали, что костюмы Luna omniphobic облегчили их службу, а 73 процента заявили, что эти костюмы должны быть приняты для использования в армии.

Полевые испытания многофункциональной омнифобной солдатской одежды должны были пройти осенью 2013 года. В ближайшие несколько лет Трюонг собирается изобрести одежду, которая будет сама очищать себя от запахов с помощью антимикробных добавок.  

Два типа скрытых бронежилетов из нового семейства американские военные испытали в мае на двух десятках женщин из Корпуса военной полиции США на полигоне Форт Леонард Вуд. Потому что женщины более требовательны к удобству и размеру. Семейство скрытых бронежилетов FoCBA (Family of Concealable Body Armor) предназначено для военной полиции, армии, гражданских агентов уголовной полиции и солдат на исправительных работах.  «Эти жилеты предлагают беспрецедентное сочетание улучшенной защиты от баллистического и колюще-режущего оружия. Они предоставляют улучшенную мобильность, они легче других налогов, более скрытны и лучше интегрированы с полицейской экипировкой, чем используемые в настоящее время», – утверждал  майор Майкл Фаулз, помощник руководителя программы разработки солдатской экипировки вооруженных сил США. 

Дамы-испытатели отметили, что новые жилеты настолько удобны, просты в эксплуатации и скрытны, что в таком облачении военного полицейского невозможно будет выделить  в толпе, как теперь: по выпирающему из-под одежды объемному «бронику». 

Первая партия новых бронежилетов FoCBA сойдет с конвейера уже в июле и отправится к солдатам исправительных работ в Форт Ливенворт, штат Канзас. По их отзывам новую конструкцию будут совершенствовать для использования на поле боя.

Полезные аксессуары-гаджеты

Маска свежего воздуха

Армейские исследователи Вооруженных сил США внедрили вентилятор в систему фильтрации маски для солдат, которая использует меньше энергии, легче и гораздо менее громоздка, чем обычные респираторы. В мае 2014 года новую маску испытали на Абердинский полигоне, в штате Мэриленд  в условиях жары и стопроцентной влажности. Мини-воздуходувки маски работают, втягивая воздух через систему фильтрации со стороны маски и протягивая его через нос чаши, чтобы обеспечить равномерный поток по лицу. Когда пользователь выдыхает, воздушный клапан закрывается, и отводит весь чистый отфильтрованный воздух в полость глаз маски, чтобы создать повышенное давление в лицевой части, предотвращая любую возможность попадания загрязненного воздуха извне. Над этой маской нового поколения с 2013 года работают исследователи Эджвудского химико-биологического центра (Edgewood Chemical Biological Center). 

Ведущий солдата

Прототип солдатского мини-помощника SULSAT (Small Unit Leader Situational Awareness Tool –малая ведущая единица контроля за ситуацией) 21 мая нынешнего года испытали американские солдаты на полигоне Форт-Беннинг, штат Джорджия.  Помощник на экране смартфона показывает солдату, что происходит за углом или в ближайшем здании, ориентируя его в происходящем на скрытых от глаз объектах боевых действий.  SULSAT  позволяет получать солдату в реальном времени изображение поля боя с наземных и летательных беспилотных устройств.  С помощью помощника SULSAT солдаты могут использовать робота для проверки самодельных взрывных устройств и корректировать маршрут передвижения. 

Защитные очки

На полигоне в Натике, штат Массачусетс  несколько дней назад испытали новую систему защиты глаз американского солдата. Ее разработали армейские исследователи из Инженерного центра исследований и разработок для солдат в Натике.  В поликарбонат, уже давно ставший главным материалом для армейских ударопрочных очков добавили новые, легкие, прозрачные нейлоновые материалы, чтобы усилить их от баллистических фрагментов и не утяжелить при этом. Для защиты от поражения глаз лазером, в линзах очков обычно  используют красители и оптические пленки, поглощающие или отражающие энергию лазера. Исследователи из Натика решили сделать противолазерную защиту частью единой, многофункциональной системы линз. Чтобы сделать стекла очков стойкими к туману, царапинам и истиранию, разработаны специальные покрытия. Солдатам с плохим зрением в защитные очки добавляют корректирующие линзы.

Пояс с навигацией

Чтобы американские солдаты не выпускали из рук оружие, исследователи из Научно-исследовательской лаборатории армии США разработали легкий пояс, обхватывающий талию, который подает вибрационные или тактильные сигналы, позволяющие солдату ориентироваться дна местности и получать сообщения, не задействуя руки. Во время недавних первых испытаний пояса на Абердинском полигоне в штате Мэриленд  солдаты оценили его положительно. Им понравилась способность "сосредоточиться на других вещах, а не на экране." 

Материалы для новой одежды

Месяц назад инженеры из Университета Иллинойса опубликовали в журнале Science известие о том, что они создали полимер, способный к регенерации своей структуры, как живая ткань человеческого тела. Материал автоматически затягивает повреждения в себе, включая трещины и пулевые отверстия диаметром до 3,5 см. Механизм заживления сконструирован по принципу кровеносной системы человека. Пластик содержит сеть капилляров, доставляющих к поврежденным областям три вида жидкостей, восстанавливающих дефект подобно тому, как сгусток крови закупоривает рану на живом теле.

Две субстанции вытекают в трещины или пробоины по раздельным каналам и реагируют там между собой, превращаясь в гелеобразную заплату. Третья жидкость-полимеризатор заставляет этот сгусток затвердеть, восстанавливая исходную форму материала.

«Пробоина в пластике диаметром свыше 35 мм затянулась за 20 минут, а механические функции восстановились за три часа. Тесты показали, что прочность заплаты составила 62% от прочности оригинального пластика», – утверждает один из разработчиков искусственной плоти, профессор Университета Иллинойса Скот Уайт.

Защиту от нервно-паралитического химического оружия с помощью ткани на основе углеродных нанотрубок  разрабатывают ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) США. Углеродные нанотрубки способны демонтировать молекулы основных классов нервно-паралитических веществ. Такие нанотрубки могут быть вплетены в одежду, которая разрушала бы нервные агенты, не допуская их соприкосновения с кожей.  Структуры из цилиндрических нанотрубок, «сплетенных в сеть» медным катализатором, способны разрушать ключевую химическую связь в веществах нервно-паралитического действия типа зарина. 

Чтобы защитить себя в ходе исследования, ученые работают не с реальными нервно-паралитическими химикатами, а лишь имитируют их молекулами, которые содержат ту же смертельно опасную химическую связь.

Производить одежду с напечатанными на ней электронными устройствами поможет технология, в которой используются углеродные нанотрубки и графен. Инженеры  кафедры электроники и вычислительной системотехники австралийского Университета Монаш (ECSE) смоделировали первый в мире спазер из углерода. Спазер действует подобно лазеру, но вместо фотонов генерирует плазмоны – когерентные колебания электронов. Существующие спазеры работают на основе наночастиц золота и серебра или квантовых точек.

«Благодаря превосходным механическим, электрическим и оптическим свойствам, графеновые и углеродные нанотрубки могут использоваться в приложениях, где необходима прочность, легкость, термостабильность. Они были протестированы как наноразмерные антенны, электрические проводники и волноводы, –сказал лидер проекта аспирант Чанака Рупасингх (Chanaka Rupasinghe). –  Так что есть возможность, что в будущем чрезвычайно тонкий мобильный телефон может быть напечатана на одежде».

Правда, спазеры еще не используются в больших масштабах, да и промышленное производство нанотрубок еще находится в стадии исследований. Поэтому смартфоны на повседневной одежде раньше, чем через десяток лет вряд ли появятся, прогнозирует автор изобретения.

Вообще, количество чудес техники, поставленных на службу американской армии поражает и своим количеством, и тем, что сведения о них даются в открытых источниках.

Видимо, объяснение здесь простое. Готовую экипировку все равно увидят и почувствуют те, с кем будут сражаться американские солдаты.  Так что скрывать испытанные образцы особого смысла нет, лучше рассказами о них давить на психику соперника. Ну, а еще не испеченные «пирожки», с рецептами которых пока экспериментируют, можно выкладывать на всеобщее обозрение, чтобы услышать в дискуссиях о них ценные мысли и побыстрее их применить. Когда дойдет дело до выпекания, все сведения о готовящемся «лакомстве» тут же засекретят... до момента коммерческого использования.

Наталия Теряева

Добавить комментарий

Комментарии не должны оскорблять автора текста и других комментаторов. Содержание комментария должно быть конкретным, написанным в вежливой форме и относящимся исключительно к комментируемому тексту.


Защитный код
Обновить

Loading...

Срочные новости

Будут ли в будущем востребованы мультипр…

Президент ассоциации молодых профессионалов WorldSkills International сэр Саймон Бартли в интервью Р...

Изменились нормы предоставления жилья дл…

17 июля Госдума приняла в третьем чтении законопроект, в котором указаны новые нормы наделения жилье...

В ОИЯИ утвержден этический кодекс

16 июля в Объединенном институте ядерных исследований был окончательно утвержден кодекс профессионал...

Магнитные микродиски улучшат информативн…

Учёные России и США разработали магнитные наноструктуры, регистрируемые индукционными методами с рек...

13 заводов в Подмосковье перерабатывают …

78 предприятий по всей стране перерабатывают пластик, 13 из них находятся в Московской области - так...

Реклама

Объявления

Новости бизнеса

Первая партия анализаторов "АРКРЭЙ" отпр…

17 июля с территории ОЭЗ "Дубна" на отечественный рынок ко...

Разработан план строительства здания АО "Тенз…

АО "Тензор", ставшее в конце минувшего года резидентом Особо...

Рассрочка за изменение ВРИ помогает застройщикам

Изменение вида разрешеного использования земли - крайне попу...

Щадящая альтернатива хирургической операции

Российская компания "БЕБИГ" (резидент ОЭЗ "Дубна" - дочерн...

Ярмарка вакансий в ЦЗН

Ярмарка вакансий для граждан, ищущих работу, безработных гра...

Мы в соц сетях

VK
ОК
FB
G+

 

Блоги

Подпишитесь на новые события нашего сайта:Подписаться