Гардероб
Во второй половине XX века американцы выпустили первые образцы бронежилетов, состоящих из 12 – 18 слоев высокопрочного кевлара (полипарафенилен-терефталамида – синтетического волокна, обладающего высокой прочностью). Жилеты были довольно легкими и защищали от осколков, летящих с небольшой скоростью. Для того чтобы усилить защитные свойства жилетов, солдаты стали вшивать в них металлические пластины. А вскоре производители начали выпускать бронежилеты с карманами и дополнять их комплектами из бронепластин.
Военные инженеры постоянно сталкиваются с задачей, как обеспечить защиту человека, не сковав его при этом настолько, чтобы он превратился в малоподвижную мишень. Гибкие бронежилеты весом около 2 кг могут защитить только от ударов штык-ножом или от дальних выстрелов из пистолета. Например, для того чтобы остановить пулю пистолета ПМ калибра 9.0, летящую со скоростью 315 м/сек, достаточно 16 – 18 слоев тканей из арамидных волокон – таких, как кевлар или таврон, или из специального полиэтилена, собранного в многослойный пакет. Поскольку даже многослойный кевлар не защищает от прямого выстрела из автомата, жилет укрепляют металлическими пластинами. Для остановки пуль, выпущенных из АКМ или АК-74 и летящих со скоростью соответственно 730 и 880 м/сек, необходимы дополнительные стальные пластины толщиной не менее 4 мм. Такие бронежилеты обеспечивают высокий класс защиты, но весят более 10 кг.
За прошедшие годы разработки в материаловедении позволили значительно улучшить качества бронежилетов. Теперь они используются не только при боевых действиях, но и во время мирной жизни. Современные «кирасы» стали естественной частью «гардероба» сотрудников МВД, служб охраны, таможенников, инкассаторов. А московский НИИ стали получил заказ из Израиля на изготовление партии бронежилетов для детей. От автоматных очередей они не защитят, но могут спасти от осколков бомб и гранат. Жидкий бронежилет
Десятки научных лабораторий США получили бюджетное финансирование для создания новых материалов. Появившиеся разработки уже используются в средствах индивидуальной защиты солдат.
Ученые Исследовательского центра разработок для армии США в Аделфи и Делаверского университета разработали принципиально новые бронежилеты, которые состоят не из металлических пластин, а пропитаны жидкостью. Специальное вещество, получившее название STF (shear thickening fluid), создано на основе полиэтиленгликоля, в котором «растворены» наночастицы кремния. По словам профессора химии Делаверского университета Нормана Вагнера, одного из разработчика новинки, когда такие традиционные защитные материалы, как кевлар, дополняются STF, то надежность защиты значительно увеличивается.
«Внутри кевлара нет никакой жидкости. STF настолько интегрируется в ткань, что визуально трудно отличить обыкновенную кевларовую ткань от новой разработки», – рассказывал Норман Вагнер.
Бронежилет, созданный из кевлара и «наполненный» STF, гибок. Он плотно облегает тело (чего невозможно добиться при использовании металла), а при попадании пули или осколка кремниевые частицы «выстраиваются» в линии, превращая вещество в прочную броню.
Сенат США выделил несколько сотен миллионов долларов на разработку и создание персональных средств защиты. Только компания Ceradyne, специализирующаяся на создании новых материалов для гражданских и военных целей, получила срочный контракт на 9,8 млн. долл. для дополнительного производства персональных средств защиты.
«Мы удовлетворены тем, как высоко оцениваются наши разработки, и постараемся справиться с оборонными контрактами на производство как средств индивидуальной защиты, так и различного рода брони для транспортных средств», – заявил генеральный директор Ceradyne Джоэл Московитц.
Американский журнал Business 2.0 поставил компанию Ceradyne на 6-е место в списке 100 самых быстрорастущих технологических компаний Америки. Ее доход в период с 2000 по 2003 увеличивался ежегодно в среднем на 25% и достиг в 2003 году $101,5 млн. «Персональные средства защиты, выпущенные этой компанией, сделаны из материала, который крепче стали и при этом наполовину легче. Они выдерживают прямой выстрел из автомата», – объясняют причины такого роста Ceradyne редакторы журнала Business 2.0. Умные нити
Разработчики принципиально нового типа обмундирования считают, что менее чем через десять лет будут достигнуты результаты, позволяющие еще больше изменить представление о солдате и его возможностях. Форма будущего солдата, считает руководитель Institute for Soldier nanotechnology Нид Томас, будет выглядеть как костюм бойца-подводника, плотно прилегающий к телу, но всего лишь несколько миллиметров толщиной. Сенсоры, расположенные на внутренней стороне костюма, будут постоянно контролировать состояние всех жизненных функций солдата, а внешние сенсоры - предупреждать о появлении биологических или химических веществ. Вшитые между волокнами обычной ткани "умные" нити смогут играть роль антенны радиосвязи.
Отдельные части униформы, которую правильнее было назвать «второй кожей» солдата, имеют оригинальные динамические характеристики. Этого солдата будет трудно убить из огнестрельного оружия. Как только пуля приблизится к «коже», то тот участок, в который она должна попасть, превратится в бронежилет за счет повышения плотности. Новые нановещества, интегрированные в солдатскую униформу, при изменении электрического поля изменят плотность униформы. Специальные полимеры, из которых будет создана одежда, могут при попадании пули перераспределять ее энергию по защитному покрову. Искусственные мускулы
В костюм будут встроены искусственные мускулы, которые умножат силу бойца и позволят ему, например, перепрыгивать через метровые стены. Новая форма поможет солдатам не только прыгать выше, но и бегать быстрее. Первые испытания беговых свойств обуви, входящей в комплект униформы, показали, что испытуемые могли передвигаться со скоростью более тридцати километров в час.
По задумке разработчиков, униформа будет иметь систему глобального позиционирования (GPS), компьютер и видеокамеру. Солдат сможет самостоятельно регулировать температуру поверхности обмундирования - для того, чтобы не выделяться из окружающей среды и стать невидимым, например, для тепловизоров. Более того, форма подобно хамелеонам меняет цвет, приспосабливаясь к окружающей среде.
Первоочередная задача проводимых исследований состоит в том, чтобы, увеличив количество устройств и приспособлений, снизить вес снаряжения, которое военнослужащий носит с собой во время боя. Сейчас в среднем экипировка американского солдата весит от 30 кг до 60 кг, что, разумеется, не содействует повышению его боеспособности. Сотрудники ISN утверждают, что вес обмундирования солдата в будущем уменьшится как минимум в два раза.
Большое внимание ученые уделяют созданию приспособлений для компенсации ранений. Технология, изменяющая состояние микроскопических частиц, придаст одежде большую эластичность и совершенно новые возможности. Например, ученые работают над системой, которая сможет определять место ранения и автоматически "перетягивать" рану, для того чтобы уменьшить потерю крови. Штанина униформы сможет в случае необходимости превратиться в «шину», обеспечивая защиту перелома.
В «новую кожу» введены вещества, которые способны убивать бактерии. В аптечный комплект солдата войдут наночастицы с заданными свойствами. Введенные в организм человека, они будут очищать кровеносную систему от микробов, зарождающихся раковых клеток, отложений холестерина. Нано-венчуры
Появление Institute for Soldier nanotechnology (ISN) было обусловлено необходимостью создания исследовательского центра, занимающегося вопросами оборонительного характера для солдат. Американская армия объявила о готовности выделить на эти цели 50 млн. долл. на пять лет и объявила тендер. Его выиграл Massachusetts Institute of Technology (MIT). ISN был открыт в 2002 году, и сейчас уже занимает 3000 кв.м. В институте работают 44 профессора из MIT. Проводимые исследования находятся под полным контролем армии США, которая и определяет степень секретности создаваемых образцов. К работам, которые в дальнейшем получают секретность, допускаются только граждане США. В то же время ISN кооперируется с частными фирмами, которые берут на себя изучение в своих лабораториях созданных образцов. Крупнейшим партнером института является корпорация DuPont.
ISN концентрируется на нанотехнологиях, то есть создании сверхминиатюрных объектов с заданными свойствами. Многие ученые считают, что нанотехнологии могут совершить революцию во всех сферах человеческой жизни. Например, их развитие может привести к созданию бесконечно емких носителей информации, наночастиц, обитающих в крови человека и устраняющих повреждения внутри человеческого тела, наноконструкторов, занимающихся синтезом различных материалов - от строительных до пищевых.
Государственное финансирование исследований в области нанотехнологий непрерывно растет: с 825 млн. долл. по всему миру в 2000 году до 3 млрд. долл. в 2003. Япония и ЕС выделили в 2003 году по 1 млрд. долл. на развитие нанотехнологий в своих странах. В США в декабре 2003 года было принято решение о выделении из бюджета 3,7 млрд. долл. на разработки в этой области в течение четырех лет. Это превратило нанотехнологии в самый финансируемый научный проект в истории США после космической программы 60-х годов. В вопросах финансирования наноразработок не отстает и Россия, недавно была создана Российская корпорация нонотехнологий, уже в этом году для ее финансирования выделено 130 млрд. бюджетных рублей, а всего на наноиндустрию - 200 млрд.
Что касается частного сектора, то, несмотря на довольно дальние сроки возможного возврата капитала, нанотехнологии стали одним из самых популярных объектов вложения для венчурных фондов. Если с 1999 по 2001 гг. все нанотехнологические фирмы в мире получили от венчуров порядка 520 млн. долл., то в 2002 году финансирование составило уже почти 390 млн. долл. В 2003 г., по расчетам аналитической компании Lux Research, только в США было вложено в исследования нанотехнологий частными фирмами около 300 милн. долл. Значительная часть из этих денег направлена на создание новых материалов, в том числе, для армии США.
|