Metamateriały, grafen, bionika. Nowe materiały i technologie dążą do walki
Przyspieszone tempo rozwoju technologicznego zmienia charakter działań wojennych, z coraz większym wysiłkiem i środkami skierowanymi na badania i rozwój, których celem jest tworzenie nowych zaawansowanych materiałów i ich zastosowanie w sferze obronnej.
Możliwość stworzenia materiału o ujemnym kącie załamania światła przewidział już w 1967 roku radziecki fizyk Wiktor Veselago, ale dopiero teraz pojawiają się pierwsze próbki rzeczywistych struktur o takich właściwościach. Ze względu na ujemny kąt załamania promienie światła załamują się wokół obiektu, czyniąc go niewidocznym. W ten sposób obserwator zauważa tylko to, co dzieje się za plecami tego, który założył „cudowny” płaszcz.
Aby uzyskać przewagę na polu bitwy, współczesna armia sięga po potencjalnie destrukcyjne możliwości, takie jak zaawansowane opancerzenie nadwozia i pojazdów oraz nanotechnologia. innowacyjny kamuflaż, nowe urządzenia elektryczne, super baterie i „inteligentna” lub reaktywna ochrona dla platform i personelu. Systemy wojskowe stają się coraz bardziej złożone, opracowywane i produkowane są nowe zaawansowane materiały wielofunkcyjne i podwójnego zastosowania, miniaturyzacja ultra mocnej i elastycznej elektroniki postępuje skokowo.
Przykłady obejmują obiecujące materiały samonaprawiające się, zaawansowane materiały kompozytowe, ceramikę funkcjonalną, materiały elektrochromowe, materiały „cyberochronne”, które reagują na zakłócenia elektromagnetyczne. Oczekuje się, że będą one podstawą przełomowych technologii, które nieodwołalnie zmienią pole bitwy i charakter przyszłych działań wojennych.
Zaawansowane materiały nowej generacji, takie jak metamateriały, grafen i nanorurki węglowe, cieszą się dużym zainteresowaniem i solidną inwestycją, ponieważ mają właściwości i funkcjonalność niespotykane w naturze i nadają się do zastosowań obronnych oraz zadań wykonywanych w ekstremalnych lub nieprzyjaznych środowiskach. Nanotechnologia wykorzystuje materiały w skali nanometrycznej (10-9), aby móc modyfikować struktury na poziomie atomowym i molekularnym oraz tworzyć różne tkanki, urządzenia lub systemy. Materiały te są bardzo obiecującym kierunkiem iw przyszłości mogą mieć poważny wpływ na skuteczność bojową.
Metamateriały
Zanim przejdziemy dalej, zdefiniujmy metamateriały. Metamateriał to materiał kompozytowy, którego właściwości determinują nie tyle właściwości jego elementów składowych, ile sztucznie wytworzona struktura okresowa. Są to sztucznie uformowane i specjalnie skonstruowane środowiska o właściwościach elektromagnetycznych lub akustycznych, które są technologicznie trudne do osiągnięcia lub nie występują w naturze.
Kymeta Corporation, spółka zależna oczekującej na patent Intellectual Ventures, weszła na rynek obronny w 2016 roku z anteną metamateriałową mTenna. Według dyrektora firmy Nathana Kundza, przenośna antena w postaci anteny nadawczo-odbiorczej waży około 18 kg i zużywa 10 watów. Antena Metamaterial jest wielkości książki lub netbooka, nie ma ruchomych części i jest produkowana w taki sam sposób, jak monitory LCD lub ekrany smartfonów, przy użyciu technologii tranzystorów cienkowarstwowych.
Metamateriały składają się z mikrostruktur subfalowych, czyli struktur, których wymiary są mniejsze niż długość fali promieniowania, które mają kontrolować. Struktury te mogą być wykonane z materiałów niemagnetycznych, takich jak miedź, i wytrawione na podłożu z włókna szklanego PCB.
Metamateriały można tworzyć, aby oddziaływać z głównymi składnikami fal elektromagnetycznych - przenikalnością i przepuszczalnością magnetyczną. Według Pablosa Holmana, wynalazcy z Intellectual Ventures, anteny metamateriałowe mogłyby ostatecznie zastąpić wieże komórkowe, linie naziemne oraz kable koncentryczne i światłowodowe.
Tradycyjne anteny są dostrojone do przechwytywania kontrolowanej energii o określonej długości fali, która wzbudza elektrony w antenie, generując prądy elektryczne. Z kolei te zakodowane sygnały mogą być interpretowane jako informacje.
Nowoczesne systemy antenowe są kłopotliwe, ponieważ dla różnych częstotliwości potrzebne są różne typy anten. W przypadku anten wykonanych z metamateriałów warstwa wierzchnia pozwala na zmianę kierunku uginania się fal elektromagnetycznych. Metamateriały wykazują zarówno ujemną przenikalność elektryczną, jak i ujemną przenikalność magnetyczną, a zatem mają ujemny współczynnik załamania. Ten ujemny współczynnik załamania światła, niespotykany w żadnym materiale naturalnym, determinuje zmianę fal elektromagnetycznych podczas przekraczania granicy dwóch różnych mediów. W ten sposób odbiornik anteny metamateriałowej może być elektronicznie dostrojony do odbioru różnych częstotliwości, w związku z czym twórcy mają możliwość osiągnięcia szerokopasmowego łącza i zmniejszenia rozmiaru elementów anteny.
Metamateriały wewnątrz takich anten są składane w płaską matrycę gęsto upakowanych pojedynczych komórek (bardzo podobne do rozmieszczenia pikseli na ekranie telewizora) z kolejną płaską matrycą równoległych prostokątnych falowodów, a także modułem kontrolującym emisję fali poprzez oprogramowanie i pozwala antenie określić kierunek promieniowania.
Holman wyjaśnił, że najłatwiejszym sposobem zrozumienia zalet anten metamateriałowych jest bliższe przyjrzenie się fizycznym aperturom anteny i niezawodności połączeń internetowych na statkach, samolotach, drony i inne ruchome systemy.
„Każdy nowy satelita komunikacyjny umieszczony na orbicie w dzisiejszych czasach — kontynuował Holman — ma większą pojemność niż konstelacja satelitów zaledwie kilka lat temu. Mamy ogromny potencjał w zakresie komunikacji bezprzewodowej w tych sieciach satelitarnych, ale jedynym sposobem na dotarcie do nich jest zabranie anteny satelitarnej, która jest duża, ciężka i kosztowna w instalacji i utrzymaniu. Dzięki antenie opartej na metamateriale możemy wykonać płaski panel, który może sterować wiązką i celować bezpośrednio w satelitę.
„Pięćdziesiąt procent czasu fizycznie sterowana antena nie jest zorientowana na satelitę, a użytkownik jest praktycznie offline” – powiedział Holman. „Dlatego antena metamateriałowa może być szczególnie przydatna w kontekście morskim, ponieważ czasza jest fizycznie sterowana, aby wskazywać na satelitę, ponieważ statek często zmienia kurs i stale kołysze się na falach”.
Obecnie następuje szybki rozwój technologii platform bezzałogowych o właściwościach bionicznych. Na przykład Razor AUV (model w skali na zdjęciu poniżej) i Velox AUV (powyżej) naśladują naturalne ruchy zwierząt lub roślin, co doskonale sprawdza się podczas zwiadu i tajnych misji.
Bionika
Rozwój nowych materiałów zmierza również w kierunku tworzenia elastycznych systemów wielofunkcyjnych o skomplikowanych kształtach. Ważną rolę odgrywa tu nauka stosowana o zastosowaniu zasad organizacji, właściwości, funkcji i struktur przyrody ożywionej w urządzeniach i systemach technicznych. Bionika (w literaturze zachodniej biomimetyka) pomaga człowiekowi tworzyć oryginalne systemy techniczne i procesy technologiczne w oparciu o pomysły znalezione i zapożyczone z natury.
US Navy Submarine Warfare Research Center testuje wykrywający miny autonomiczny pojazd podwodny (AUV), który wykorzystuje zasady bioniczne. naśladowanie ruchów życia morskiego. Brzytwa ma 3 metry długości i może być niesiona przez dwie osoby. Jego elektronika koordynuje pracę czterech trzepoczących skrzydeł i dwóch śmigieł na rufie. Ruchy trzepoczące imitują ruchy niektórych zwierząt, takich jak ptaki czy żółwie. Pozwala to AUV zawisać, wykonywać precyzyjne manewrowanie przy niskich prędkościach i osiągać wysokie prędkości. Ta zwinność pozwala również brzytwie na łatwą zmianę pozycji i unoszenie się wokół obiektów, aby uchwycić je w XNUMXD.
Agencja Badań i Rozwoju Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych finansuje Pliant Energy Systems w celu opracowania prototypu opcjonalnego autonomicznego pojazdu podwodnego Velox, który wykorzystuje system wielostabilnych, nieliniowych, papieropodobnych płetw zamiast śmigieł, które generują powtarzalne ruchy falujące podobne do tych płaszczki. Urządzenie przekształca ruchy elektroaktywnych, falistych, elastycznych płetw polimerowych o płaskiej geometrii hiperbolicznej na ruch translacyjny, poruszający się swobodnie pod wodą, w falach przybrzeżnych, w piasku, nad roślinnością morską i lądową, na śliskich skałach lub lodzie.
Według rzecznika firmy Pliant Energy Systems, pofałdowany ruch do przodu zapobiega zaplątaniu się w gęstą roślinność, ponieważ nie ma obracających się części, a rośliny i osady są minimalizowane. Cicha jednostka, zasilana baterią litowo-jonową, może poprawić swoją pływalność, aby utrzymać pozycję pod lodem, będąc jednocześnie zdalnie sterowaną. Do jego głównych zadań należą: komunikacja, w tym GPS, WiFi, kanały radiowe czy satelitarne; wywiad i zbieranie informacji; szukać i ratować; oraz skanowanie i identyfikacja min.
Rozwój nanotechnologii i mikrostruktur jest również bardzo ważny w technologiach bionicznych, które inspirowane są naturą w celu naśladowania procesów fizycznych lub optymalizacji produkcji nowych materiałów.
Pancerz przezroczysty służy nie tylko do ochrony balistycznej ludzi i pojazdów. Jest również idealny do ochrony elektroniki, szkła laserowego o wysokiej energii, utwardzonych systemów obrazowania, osłon twarzy, UAV i innych platform wrażliwych na masę.
Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych opracowuje przezroczystą osłonę polimerową, która ma warstwową mikrostrukturę podobną do chitynowej skorupy skorupiaków, ale jest wykonana z tworzyw sztucznych. Dzięki temu materiał pozostaje dopasowany w szerokim zakresie temperatur i obciążeń, dzięki czemu można go stosować do ochrony personelu, stałych platform, pojazdów i samolotów.
Według Yasa Sanghery, kierownika działu materiałów i urządzeń optycznych w tym laboratorium, dostępne na rynku zabezpieczenia z reguły są wykonane z trzech rodzajów tworzyw sztucznych i nie są w stanie w pełni wytrzymać pocisku 9mm wystrzelonego z odległości 1-2 metrów i lecącego z dużej prędkości. 335 m/s.
Opracowany przez to laboratorium przezroczysty pancerz pozwala zmniejszyć masę o 40% przy zachowaniu integralności balistycznej i pochłania o 68% więcej energii pocisku. Sanghera wyjaśnił, że pancerz świetnie sprawdzi się w kilku zastosowaniach wojskowych, takich jak pojazdy przeciwminowe, opancerzone pojazdy amfibie, pojazdy z zaopatrzeniem i okna kokpitu samolotu.
Według Sanghera jego laboratorium zamierza wykorzystać istniejące rozwiązania, aby stworzyć lekką konformalną przezroczystą zbroję o charakterystyce wielu trafień i osiągnąć redukcję masy o ponad 20%, co zapewni ochronę przed pociskami karabinowymi 7,62x39mm.
Agencja Obronnych Zaawansowanych Projektów Badawczych (DARPA) opracowuje również przezroczystą zbroję „Spinel” (Spinel), która ma unikalne właściwości. Materiał ten posiada doskonałe właściwości wieloudarowe, wysoką twardość i odporność na erozję, podwyższoną odporność na czynniki zewnętrzne; przepuszcza szerszy zakres promieniowania podczerwonego średniej długości fali, co zwiększa możliwości noktowizorów (możliwość widzenia obiektów za szklanymi powierzchniami), a także waży o połowę mniej niż tradycyjne szkło kuloodporne.
Ta aktywność jest częścią programu DARPA Atoms to Product (A2P), który „opracowuje technologie i procesy niezbędne do składania nanometrowych cząstek (niemal wielkości atomów) w systemy, komponenty lub materiały przynajmniej w skali milimetrowej”.
Według szefa programu A2P w DARPA, Johna Maine'a, w ciągu ostatnich ośmiu lat Urząd osiągnął redukcję grubości bazowego przezroczystego pancerza z około 18 cm do 6 cm przy zachowaniu jego cech wytrzymałościowych. Składa się z wielu różnych warstw, „nie wszystkie z nich są ceramiczne, a nie wszystkie z tworzyw sztucznych lub szkła”, które są połączone z materiałem podkładowym, aby zapobiec pękaniu. „Musisz myśleć o tym jako o systemie obronnym, a nie jako o monolitycznym kawałku materiału”.
Okulary spinelowe zostały wykonane do montażu na prototypowych ciężarówkach FMTV (Rodzina Średnich Pojazdów Taktycznych - rodzina średnio obciążonych pojazdów wojskowych) armii amerykańskiej do oceny przez Research Armored Center.
W ramach programu A2P, DARPA przyznała firmie Voxtel, współpracującej z Oregon Institute of Nanomaterials and Microelectronics, kontrakt o wartości 5,9 miliona dolarów na badania procesów produkcyjnych, które skalują się od nano do makro. Ten bioniczny projekt obejmuje opracowanie syntetycznego kleju, który odtwarza możliwości jaszczurki gekona.
„Na podeszwach gekona jest coś w rodzaju małych włosków… o długości około 100 mikronów, które rozgałęziają się dziko. Na końcu każdej małej gałęzi znajduje się maleńka nanopłytka o wielkości około 10 nanometrów. W kontakcie ze ścianą lub sufitem płyty te pozwalają gekonowi przykleić się do ściany lub sufitu.
Maine powiedział, że producenci nigdy nie byli w stanie odtworzyć tych możliwości, ponieważ nie byli w stanie stworzyć rozgałęzionych nanostruktur.
„Voxtel opracowuje technologie produkcyjne, które pozwalają nam odtworzyć tę biologiczną strukturę i uchwycić te biologiczne właściwości. Wykorzystuje nanorurki węglowe w naprawdę nowy sposób, pozwala tworzyć złożone struktury 3D i wykorzystywać je w bardzo oryginalny sposób, niekoniecznie jako struktury, ale w inny, bardziej pomysłowy sposób.”
Voxtel chce opracować zaawansowane techniki wytwarzania przyrostowego, które pozwolą produkować „materiały, które same są składane w funkcjonalnie kompletne jednostki, a następnie składane w złożone systemy heterogeniczne”. Techniki te będą opierać się na naśladowaniu prostych kodów genetycznych występujących w przyrodzie i ogólnych reakcji chemicznych, które pozwalają molekułom na samoorganizację z poziomu atomowego w duże struktury zdolne do samozaopatrywania się w energię.
„Chcemy opracować zaawansowany klej wielokrotnego użytku. Chcielibyśmy mieć materiał o właściwościach kleju epoksydowego, ale bez jego usuwania i zanieczyszczenia powierzchni, powiedział Maine. „Piękno tego podobnego do gekona materiału polega na tym, że nie pozostawia śladów i działa natychmiast”.
Inne szybko rozwijające się zaawansowane materiały obejmują ultracienkie materiały, takie jak grafen i nanorurki węglowe, które mają właściwości strukturalne, termiczne, elektryczne i optyczne, które zrewolucjonizują współczesną przestrzeń bojową.
Przezroczyste szyby ze "Spinela" zostały wykonane dla prototypów ciężarówek US Army FMTV.
Grafen
Chociaż nanorurki węglowe mają duży potencjał do zastosowań w elektronice, systemach kamuflażu i zastosowaniach biomedycznych, grafen jest „bardziej interesujący, ponieważ oferuje, przynajmniej na papierze, więcej możliwości” – powiedział Giuseppe Daquino, rzecznik Europejskiej Agencji Obrony (EOA). .
Grafen to ultracienki nanomateriał utworzony przez warstwę atomów węgla o grubości jednego atomu. Lekki i wytrzymały grafen ma rekordowo wysoką przewodność cieplną i elektryczną. Przemysł obronny uważnie przygląda się wykorzystaniu grafenu w zastosowaniach wymagających jego wytrzymałości, elastyczności i odporności na wysokie temperatury, takich jak misje bojowe w ekstremalnych warunkach.
Dakquino powiedział, że grafen „jest, przynajmniej teoretycznie, materiałem przyszłości. Powodem, dla którego toczy się teraz tak wiele interesujących debat, jest to, że po tylu latach badań w sektorze cywilnym stało się jasne, że to naprawdę zmieni scenariusze bojowe”.
„Wymienię tylko kilka z możliwości: elastyczna elektronika, systemy zasilania, ochrona balistyczna, kamuflaż, filtry/membrany, materiały o wysokim rozpraszaniu ciepła, zastosowania biomedyczne i czujniki. To są w rzeczywistości główne kierunki technologiczne.”
W grudniu 2017 r. EOA rozpoczęła roczne badanie możliwych przyszłych zastosowań grafenu w sferze wojskowej i jego wpływu na europejski przemysł obronny. Pracami tymi kierowała hiszpańska Fundacja Badań Technicznych i Innowacji, z którą współpracują Uniwersytet Cartagena oraz brytyjska firma Cambridge Nanomaterial Technology Ltd. W maju 2018 r. odbyło się seminarium badaczy i ekspertów dotyczące grafenu, podczas którego ustalono mapę drogową jego zastosowania w sektorze obronnym.
Według EOA: „Wśród materiałów, które mogą zrewolucjonizować zdolności obronne w następnej dekadzie, grafen jest wysoko na liście priorytetów. Lekki, elastyczny, 200 razy mocniejszy niż stal, a jego przewodność elektryczna jest niewiarygodna (lepsza niż krzem), podobnie jak przewodność cieplna”.
EOA zauważył również, że grafen ma niezwykłe właściwości w dziedzinie „zarządzania podpisami”. Oznacza to, że można go wykorzystać do produkcji „powłok pochłaniających promieniowanie, które zamienią pojazdy wojskowe, samoloty, okręty podwodne i jednostki nawodne w prawie niewykrywalne obiekty. Wszystko to sprawia, że grafen jest niezwykle atrakcyjnym materiałem nie tylko dla przemysłu cywilnego, ale także dla zastosowań wojskowych, lądowych, powietrznych i morskich.”
Proces spiekania na gorąco (powyżej) jest wykorzystywany przez US Naval Research Laboratory do tworzenia przezroczystej ceramiki „Spinel”. Proszek jest prasowany pod próżnią w celu uzyskania przezroczystości. Powstały materiał (poniżej) można szlifować i polerować jak kamienie szlachetne.
W tym celu armia amerykańska bada zastosowanie grafenu w pojazdach i odzieży ochronnej. Według inżyniera Emila Sandoza-Rosado z Wojskowego Laboratorium Badawczego Armii Stanów Zjednoczonych (ARL), materiał ten ma doskonałe właściwości mechaniczne, pojedyncza atomowa warstwa grafenu jest 10 razy sztywniejsza i ponad 30 razy mocniejsza niż ta sama warstwa komercyjnego włókna balistycznego. „Pułap dla grafenu jest bardzo wysoki. Jest to jeden z powodów, dla których kilka grup roboczych w ARL wyraziło zainteresowanie nim, ponieważ jego cechy konstrukcyjne pod względem opancerzenia są bardzo obiecujące.
Jednak są też dość duże trudności. Jednym z nich jest skalowanie materialne; wojsko potrzebuje materiałów ochronnych, które można zamknąć czołgi, samochody i żołnierze. „Potrzebujemy znacznie więcej. Ogólnie mówimy o milionie lub więcej warstw, których obecnie potrzebujemy.
Sandoz-Rosado powiedział, że grafen można wytwarzać na jeden lub dwa sposoby, albo w procesie płatkowania, w którym wysokiej jakości grafit jest rozdzielany na poszczególne warstwy atomowe, albo poprzez hodowanie pojedynczej warstwy atomowej grafenu na folii miedzianej. Proces ten jest dobrze akceptowany przez laboratoria zajmujące się produkcją wysokiej jakości grafenu. „Nie jest idealnie, ale jest całkiem blisko. Jednak dzisiaj nadszedł czas, aby porozmawiać o więcej niż jednej warstwie atomowej, potrzebujemy pełnowartościowego produktu.” W konsekwencji uruchomiono niedawno program rozwoju procesów ciągłych do produkcji grafenu na skalę przemysłową.
„Czy to nanorurki węglowe, czy grafen, trzeba wziąć pod uwagę specyficzne wymagania, które trzeba spełnić” – ostrzegł Dakvino, zauważając, że oficjalny opis cech nowych zaawansowanych materiałów, standaryzacja precyzyjnych procesów tworzenia nowych materiałów, odtwarzalność tych procesów, produkcyjność całego łańcucha (od badań podstawowych po produkcję demonstracji i prototypów) wymagają starannych badań i uzasadnienia, jeśli chodzi o zastosowanie przełomowych materiałów, takich jak grafen i nanorurki węglowe w platformach wojskowych.
„To nie tylko badania, bo w ostatecznym rozrachunku trzeba mieć pewność, że dany materiał otrzymał oficjalny opis, a potem trzeba mieć pewność, że da się go wyprodukować w określonym procesie. Nie jest to takie proste, ponieważ proces produkcyjny może się zmieniać, jakość wytwarzanego produktu może się różnić w zależności od procesu, dlatego proces musi być powtarzany kilka razy.”
ARL współpracuje z producentami grafenu w celu oceny jakości produktu i sposobu, w jaki można go zwiększyć, powiedział Sandoz-Rosado. Chociaż nie jest jeszcze jasne, czy procesy ciągłe, które są w powijakach, mają model biznesowy, odpowiednie możliwości i czy mogą zapewnić wymaganą jakość.
Dakquino zauważył, że postęp w symulacjach komputerowych i obliczeniach kwantowych może przyspieszyć badania i rozwój, a także opracowanie metod wytwarzania zaawansowanych materiałów w niedalekiej przyszłości. „Dzięki komputerowemu wspomaganiu projektowania i symulacji materiałów można symulować wiele rzeczy: będzie można symulować właściwości materiałów, a nawet procesy produkcyjne. Możesz nawet stworzyć wirtualną rzeczywistość, w której możesz zasadniczo przyjrzeć się różnym etapom materialnego tworzenia”.
Dakquino powiedział również, że zaawansowane techniki modelowania komputerowego i wirtualnej rzeczywistości zapewniają przewagę, tworząc „zintegrowany system, w którym można symulować określony materiał i sprawdzić, czy można go zastosować w określonych warunkach”. Obliczenia kwantowe mogą radykalnie zmienić tutaj stan rzeczy.
„W przyszłości widzę jeszcze większe zainteresowanie nowymi sposobami wytwarzania, nowymi sposobami tworzenia nowych materiałów i nowymi procesami produkcyjnymi poprzez symulacje komputerowe, ponieważ ogromną moc obliczeniową można potencjalnie uzyskać tylko przy użyciu komputerów kwantowych”.
Według Dakquino niektóre zastosowania grafenu są bardziej dojrzałe technologicznie, inne zaś mniej. Na przykład kompozyty ceramiczne na osnowie można ulepszyć poprzez zintegrowanie lameli grafenowych, które wzmacniają materiał i zwiększają jego wytrzymałość mechaniczną przy jednoczesnym zmniejszeniu jego masy. „Jeżeli mówimy na przykład o kompozytach” – kontynuował Dakquino – „lub najogólniej mówiąc o materiałach wzmacnianych dodatkiem grafenu, to otrzymamy realne materiały i realne procesy ich masowej produkcji, jeśli nie jutro, ale może w ciągu najbliższych pięciu lat”.
„Dlatego grafen jest tak interesujący w systemach ochrony balistycznej. Nie dlatego, że grafen może być użyty jako zbroja. Ale jeśli użyjesz grafenu jako materiału wzmacniającego w zbroi, może on stać się silniejszy nawet niż kevlar.
Obszary priorytetowe, takie jak autonomiczne systemy i czujniki, a także obszary wojskowe wysokiego ryzyka, takie jak podwodne, kosmiczne i cybernetyczne, są najbardziej uzależnione od nowych zaawansowanych materiałów i styku nano- i mikrotechnologii z biotechnologiami, materiałami stealth, materiałami reaktywnymi oraz systemy wytwarzania i magazynowania energii.
Metamateriały i nanotechnologie, takie jak grafen i nanorurki węglowe, przechodzą obecnie szybki rozwój. W tych nowych technologiach wojsko poszukuje nowych możliwości, bada ich zastosowania i potencjalne bariery, ponieważ jest zmuszone do balansowania między potrzebami współczesnego pola bitwy a długofalowymi celami badawczymi.
Przyszłość nadchodzi do nas. Urządzenie Velox firmy Pliant Energy Systems
Na podstawie materiałów z witryn:
www.nationaldefensemagazine.org
www.metamaterial.com
metamaterialcenter.com
nauka.howstuffworks.com
www.kymetacorp.com
www.pliantenergy.pl
www.darpa.mil
voxtel-inc.com
www.eda.europa.eu
www.facebook.com
www.habr.com
www.wikipedia.org
pl.wikipedia.org
pinterest.com
eandt.theiet.org
Możliwość stworzenia materiału o ujemnym kącie załamania światła przewidział już w 1967 roku radziecki fizyk Wiktor Veselago, ale dopiero teraz pojawiają się pierwsze próbki rzeczywistych struktur o takich właściwościach. Ze względu na ujemny kąt załamania promienie światła załamują się wokół obiektu, czyniąc go niewidocznym. W ten sposób obserwator zauważa tylko to, co dzieje się za plecami tego, który założył „cudowny” płaszcz.
Aby uzyskać przewagę na polu bitwy, współczesna armia sięga po potencjalnie destrukcyjne możliwości, takie jak zaawansowane opancerzenie nadwozia i pojazdów oraz nanotechnologia. innowacyjny kamuflaż, nowe urządzenia elektryczne, super baterie i „inteligentna” lub reaktywna ochrona dla platform i personelu. Systemy wojskowe stają się coraz bardziej złożone, opracowywane i produkowane są nowe zaawansowane materiały wielofunkcyjne i podwójnego zastosowania, miniaturyzacja ultra mocnej i elastycznej elektroniki postępuje skokowo.
Przykłady obejmują obiecujące materiały samonaprawiające się, zaawansowane materiały kompozytowe, ceramikę funkcjonalną, materiały elektrochromowe, materiały „cyberochronne”, które reagują na zakłócenia elektromagnetyczne. Oczekuje się, że będą one podstawą przełomowych technologii, które nieodwołalnie zmienią pole bitwy i charakter przyszłych działań wojennych.
Zaawansowane materiały nowej generacji, takie jak metamateriały, grafen i nanorurki węglowe, cieszą się dużym zainteresowaniem i solidną inwestycją, ponieważ mają właściwości i funkcjonalność niespotykane w naturze i nadają się do zastosowań obronnych oraz zadań wykonywanych w ekstremalnych lub nieprzyjaznych środowiskach. Nanotechnologia wykorzystuje materiały w skali nanometrycznej (10-9), aby móc modyfikować struktury na poziomie atomowym i molekularnym oraz tworzyć różne tkanki, urządzenia lub systemy. Materiały te są bardzo obiecującym kierunkiem iw przyszłości mogą mieć poważny wpływ na skuteczność bojową.
Metamateriały
Zanim przejdziemy dalej, zdefiniujmy metamateriały. Metamateriał to materiał kompozytowy, którego właściwości determinują nie tyle właściwości jego elementów składowych, ile sztucznie wytworzona struktura okresowa. Są to sztucznie uformowane i specjalnie skonstruowane środowiska o właściwościach elektromagnetycznych lub akustycznych, które są technologicznie trudne do osiągnięcia lub nie występują w naturze.
Kymeta Corporation, spółka zależna oczekującej na patent Intellectual Ventures, weszła na rynek obronny w 2016 roku z anteną metamateriałową mTenna. Według dyrektora firmy Nathana Kundza, przenośna antena w postaci anteny nadawczo-odbiorczej waży około 18 kg i zużywa 10 watów. Antena Metamaterial jest wielkości książki lub netbooka, nie ma ruchomych części i jest produkowana w taki sam sposób, jak monitory LCD lub ekrany smartfonów, przy użyciu technologii tranzystorów cienkowarstwowych.
Metamateriały składają się z mikrostruktur subfalowych, czyli struktur, których wymiary są mniejsze niż długość fali promieniowania, które mają kontrolować. Struktury te mogą być wykonane z materiałów niemagnetycznych, takich jak miedź, i wytrawione na podłożu z włókna szklanego PCB.
Metamateriały można tworzyć, aby oddziaływać z głównymi składnikami fal elektromagnetycznych - przenikalnością i przepuszczalnością magnetyczną. Według Pablosa Holmana, wynalazcy z Intellectual Ventures, anteny metamateriałowe mogłyby ostatecznie zastąpić wieże komórkowe, linie naziemne oraz kable koncentryczne i światłowodowe.
Tradycyjne anteny są dostrojone do przechwytywania kontrolowanej energii o określonej długości fali, która wzbudza elektrony w antenie, generując prądy elektryczne. Z kolei te zakodowane sygnały mogą być interpretowane jako informacje.
Nowoczesne systemy antenowe są kłopotliwe, ponieważ dla różnych częstotliwości potrzebne są różne typy anten. W przypadku anten wykonanych z metamateriałów warstwa wierzchnia pozwala na zmianę kierunku uginania się fal elektromagnetycznych. Metamateriały wykazują zarówno ujemną przenikalność elektryczną, jak i ujemną przenikalność magnetyczną, a zatem mają ujemny współczynnik załamania. Ten ujemny współczynnik załamania światła, niespotykany w żadnym materiale naturalnym, determinuje zmianę fal elektromagnetycznych podczas przekraczania granicy dwóch różnych mediów. W ten sposób odbiornik anteny metamateriałowej może być elektronicznie dostrojony do odbioru różnych częstotliwości, w związku z czym twórcy mają możliwość osiągnięcia szerokopasmowego łącza i zmniejszenia rozmiaru elementów anteny.
Metamateriały wewnątrz takich anten są składane w płaską matrycę gęsto upakowanych pojedynczych komórek (bardzo podobne do rozmieszczenia pikseli na ekranie telewizora) z kolejną płaską matrycą równoległych prostokątnych falowodów, a także modułem kontrolującym emisję fali poprzez oprogramowanie i pozwala antenie określić kierunek promieniowania.
Holman wyjaśnił, że najłatwiejszym sposobem zrozumienia zalet anten metamateriałowych jest bliższe przyjrzenie się fizycznym aperturom anteny i niezawodności połączeń internetowych na statkach, samolotach, drony i inne ruchome systemy.
„Każdy nowy satelita komunikacyjny umieszczony na orbicie w dzisiejszych czasach — kontynuował Holman — ma większą pojemność niż konstelacja satelitów zaledwie kilka lat temu. Mamy ogromny potencjał w zakresie komunikacji bezprzewodowej w tych sieciach satelitarnych, ale jedynym sposobem na dotarcie do nich jest zabranie anteny satelitarnej, która jest duża, ciężka i kosztowna w instalacji i utrzymaniu. Dzięki antenie opartej na metamateriale możemy wykonać płaski panel, który może sterować wiązką i celować bezpośrednio w satelitę.
„Pięćdziesiąt procent czasu fizycznie sterowana antena nie jest zorientowana na satelitę, a użytkownik jest praktycznie offline” – powiedział Holman. „Dlatego antena metamateriałowa może być szczególnie przydatna w kontekście morskim, ponieważ czasza jest fizycznie sterowana, aby wskazywać na satelitę, ponieważ statek często zmienia kurs i stale kołysze się na falach”.
Obecnie następuje szybki rozwój technologii platform bezzałogowych o właściwościach bionicznych. Na przykład Razor AUV (model w skali na zdjęciu poniżej) i Velox AUV (powyżej) naśladują naturalne ruchy zwierząt lub roślin, co doskonale sprawdza się podczas zwiadu i tajnych misji.
Bionika
Rozwój nowych materiałów zmierza również w kierunku tworzenia elastycznych systemów wielofunkcyjnych o skomplikowanych kształtach. Ważną rolę odgrywa tu nauka stosowana o zastosowaniu zasad organizacji, właściwości, funkcji i struktur przyrody ożywionej w urządzeniach i systemach technicznych. Bionika (w literaturze zachodniej biomimetyka) pomaga człowiekowi tworzyć oryginalne systemy techniczne i procesy technologiczne w oparciu o pomysły znalezione i zapożyczone z natury.
US Navy Submarine Warfare Research Center testuje wykrywający miny autonomiczny pojazd podwodny (AUV), który wykorzystuje zasady bioniczne. naśladowanie ruchów życia morskiego. Brzytwa ma 3 metry długości i może być niesiona przez dwie osoby. Jego elektronika koordynuje pracę czterech trzepoczących skrzydeł i dwóch śmigieł na rufie. Ruchy trzepoczące imitują ruchy niektórych zwierząt, takich jak ptaki czy żółwie. Pozwala to AUV zawisać, wykonywać precyzyjne manewrowanie przy niskich prędkościach i osiągać wysokie prędkości. Ta zwinność pozwala również brzytwie na łatwą zmianę pozycji i unoszenie się wokół obiektów, aby uchwycić je w XNUMXD.
Agencja Badań i Rozwoju Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych finansuje Pliant Energy Systems w celu opracowania prototypu opcjonalnego autonomicznego pojazdu podwodnego Velox, który wykorzystuje system wielostabilnych, nieliniowych, papieropodobnych płetw zamiast śmigieł, które generują powtarzalne ruchy falujące podobne do tych płaszczki. Urządzenie przekształca ruchy elektroaktywnych, falistych, elastycznych płetw polimerowych o płaskiej geometrii hiperbolicznej na ruch translacyjny, poruszający się swobodnie pod wodą, w falach przybrzeżnych, w piasku, nad roślinnością morską i lądową, na śliskich skałach lub lodzie.
Według rzecznika firmy Pliant Energy Systems, pofałdowany ruch do przodu zapobiega zaplątaniu się w gęstą roślinność, ponieważ nie ma obracających się części, a rośliny i osady są minimalizowane. Cicha jednostka, zasilana baterią litowo-jonową, może poprawić swoją pływalność, aby utrzymać pozycję pod lodem, będąc jednocześnie zdalnie sterowaną. Do jego głównych zadań należą: komunikacja, w tym GPS, WiFi, kanały radiowe czy satelitarne; wywiad i zbieranie informacji; szukać i ratować; oraz skanowanie i identyfikacja min.
Rozwój nanotechnologii i mikrostruktur jest również bardzo ważny w technologiach bionicznych, które inspirowane są naturą w celu naśladowania procesów fizycznych lub optymalizacji produkcji nowych materiałów.
Pancerz przezroczysty służy nie tylko do ochrony balistycznej ludzi i pojazdów. Jest również idealny do ochrony elektroniki, szkła laserowego o wysokiej energii, utwardzonych systemów obrazowania, osłon twarzy, UAV i innych platform wrażliwych na masę.
Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych opracowuje przezroczystą osłonę polimerową, która ma warstwową mikrostrukturę podobną do chitynowej skorupy skorupiaków, ale jest wykonana z tworzyw sztucznych. Dzięki temu materiał pozostaje dopasowany w szerokim zakresie temperatur i obciążeń, dzięki czemu można go stosować do ochrony personelu, stałych platform, pojazdów i samolotów.
Według Yasa Sanghery, kierownika działu materiałów i urządzeń optycznych w tym laboratorium, dostępne na rynku zabezpieczenia z reguły są wykonane z trzech rodzajów tworzyw sztucznych i nie są w stanie w pełni wytrzymać pocisku 9mm wystrzelonego z odległości 1-2 metrów i lecącego z dużej prędkości. 335 m/s.
Opracowany przez to laboratorium przezroczysty pancerz pozwala zmniejszyć masę o 40% przy zachowaniu integralności balistycznej i pochłania o 68% więcej energii pocisku. Sanghera wyjaśnił, że pancerz świetnie sprawdzi się w kilku zastosowaniach wojskowych, takich jak pojazdy przeciwminowe, opancerzone pojazdy amfibie, pojazdy z zaopatrzeniem i okna kokpitu samolotu.
Według Sanghera jego laboratorium zamierza wykorzystać istniejące rozwiązania, aby stworzyć lekką konformalną przezroczystą zbroję o charakterystyce wielu trafień i osiągnąć redukcję masy o ponad 20%, co zapewni ochronę przed pociskami karabinowymi 7,62x39mm.
Agencja Obronnych Zaawansowanych Projektów Badawczych (DARPA) opracowuje również przezroczystą zbroję „Spinel” (Spinel), która ma unikalne właściwości. Materiał ten posiada doskonałe właściwości wieloudarowe, wysoką twardość i odporność na erozję, podwyższoną odporność na czynniki zewnętrzne; przepuszcza szerszy zakres promieniowania podczerwonego średniej długości fali, co zwiększa możliwości noktowizorów (możliwość widzenia obiektów za szklanymi powierzchniami), a także waży o połowę mniej niż tradycyjne szkło kuloodporne.
Ta aktywność jest częścią programu DARPA Atoms to Product (A2P), który „opracowuje technologie i procesy niezbędne do składania nanometrowych cząstek (niemal wielkości atomów) w systemy, komponenty lub materiały przynajmniej w skali milimetrowej”.
Według szefa programu A2P w DARPA, Johna Maine'a, w ciągu ostatnich ośmiu lat Urząd osiągnął redukcję grubości bazowego przezroczystego pancerza z około 18 cm do 6 cm przy zachowaniu jego cech wytrzymałościowych. Składa się z wielu różnych warstw, „nie wszystkie z nich są ceramiczne, a nie wszystkie z tworzyw sztucznych lub szkła”, które są połączone z materiałem podkładowym, aby zapobiec pękaniu. „Musisz myśleć o tym jako o systemie obronnym, a nie jako o monolitycznym kawałku materiału”.
Okulary spinelowe zostały wykonane do montażu na prototypowych ciężarówkach FMTV (Rodzina Średnich Pojazdów Taktycznych - rodzina średnio obciążonych pojazdów wojskowych) armii amerykańskiej do oceny przez Research Armored Center.
W ramach programu A2P, DARPA przyznała firmie Voxtel, współpracującej z Oregon Institute of Nanomaterials and Microelectronics, kontrakt o wartości 5,9 miliona dolarów na badania procesów produkcyjnych, które skalują się od nano do makro. Ten bioniczny projekt obejmuje opracowanie syntetycznego kleju, który odtwarza możliwości jaszczurki gekona.
„Na podeszwach gekona jest coś w rodzaju małych włosków… o długości około 100 mikronów, które rozgałęziają się dziko. Na końcu każdej małej gałęzi znajduje się maleńka nanopłytka o wielkości około 10 nanometrów. W kontakcie ze ścianą lub sufitem płyty te pozwalają gekonowi przykleić się do ściany lub sufitu.
Maine powiedział, że producenci nigdy nie byli w stanie odtworzyć tych możliwości, ponieważ nie byli w stanie stworzyć rozgałęzionych nanostruktur.
„Voxtel opracowuje technologie produkcyjne, które pozwalają nam odtworzyć tę biologiczną strukturę i uchwycić te biologiczne właściwości. Wykorzystuje nanorurki węglowe w naprawdę nowy sposób, pozwala tworzyć złożone struktury 3D i wykorzystywać je w bardzo oryginalny sposób, niekoniecznie jako struktury, ale w inny, bardziej pomysłowy sposób.”
Voxtel chce opracować zaawansowane techniki wytwarzania przyrostowego, które pozwolą produkować „materiały, które same są składane w funkcjonalnie kompletne jednostki, a następnie składane w złożone systemy heterogeniczne”. Techniki te będą opierać się na naśladowaniu prostych kodów genetycznych występujących w przyrodzie i ogólnych reakcji chemicznych, które pozwalają molekułom na samoorganizację z poziomu atomowego w duże struktury zdolne do samozaopatrywania się w energię.
„Chcemy opracować zaawansowany klej wielokrotnego użytku. Chcielibyśmy mieć materiał o właściwościach kleju epoksydowego, ale bez jego usuwania i zanieczyszczenia powierzchni, powiedział Maine. „Piękno tego podobnego do gekona materiału polega na tym, że nie pozostawia śladów i działa natychmiast”.
Inne szybko rozwijające się zaawansowane materiały obejmują ultracienkie materiały, takie jak grafen i nanorurki węglowe, które mają właściwości strukturalne, termiczne, elektryczne i optyczne, które zrewolucjonizują współczesną przestrzeń bojową.
Przezroczyste szyby ze "Spinela" zostały wykonane dla prototypów ciężarówek US Army FMTV.
Grafen
Chociaż nanorurki węglowe mają duży potencjał do zastosowań w elektronice, systemach kamuflażu i zastosowaniach biomedycznych, grafen jest „bardziej interesujący, ponieważ oferuje, przynajmniej na papierze, więcej możliwości” – powiedział Giuseppe Daquino, rzecznik Europejskiej Agencji Obrony (EOA). .
Grafen to ultracienki nanomateriał utworzony przez warstwę atomów węgla o grubości jednego atomu. Lekki i wytrzymały grafen ma rekordowo wysoką przewodność cieplną i elektryczną. Przemysł obronny uważnie przygląda się wykorzystaniu grafenu w zastosowaniach wymagających jego wytrzymałości, elastyczności i odporności na wysokie temperatury, takich jak misje bojowe w ekstremalnych warunkach.
Dakquino powiedział, że grafen „jest, przynajmniej teoretycznie, materiałem przyszłości. Powodem, dla którego toczy się teraz tak wiele interesujących debat, jest to, że po tylu latach badań w sektorze cywilnym stało się jasne, że to naprawdę zmieni scenariusze bojowe”.
„Wymienię tylko kilka z możliwości: elastyczna elektronika, systemy zasilania, ochrona balistyczna, kamuflaż, filtry/membrany, materiały o wysokim rozpraszaniu ciepła, zastosowania biomedyczne i czujniki. To są w rzeczywistości główne kierunki technologiczne.”
W grudniu 2017 r. EOA rozpoczęła roczne badanie możliwych przyszłych zastosowań grafenu w sferze wojskowej i jego wpływu na europejski przemysł obronny. Pracami tymi kierowała hiszpańska Fundacja Badań Technicznych i Innowacji, z którą współpracują Uniwersytet Cartagena oraz brytyjska firma Cambridge Nanomaterial Technology Ltd. W maju 2018 r. odbyło się seminarium badaczy i ekspertów dotyczące grafenu, podczas którego ustalono mapę drogową jego zastosowania w sektorze obronnym.
Według EOA: „Wśród materiałów, które mogą zrewolucjonizować zdolności obronne w następnej dekadzie, grafen jest wysoko na liście priorytetów. Lekki, elastyczny, 200 razy mocniejszy niż stal, a jego przewodność elektryczna jest niewiarygodna (lepsza niż krzem), podobnie jak przewodność cieplna”.
EOA zauważył również, że grafen ma niezwykłe właściwości w dziedzinie „zarządzania podpisami”. Oznacza to, że można go wykorzystać do produkcji „powłok pochłaniających promieniowanie, które zamienią pojazdy wojskowe, samoloty, okręty podwodne i jednostki nawodne w prawie niewykrywalne obiekty. Wszystko to sprawia, że grafen jest niezwykle atrakcyjnym materiałem nie tylko dla przemysłu cywilnego, ale także dla zastosowań wojskowych, lądowych, powietrznych i morskich.”
Proces spiekania na gorąco (powyżej) jest wykorzystywany przez US Naval Research Laboratory do tworzenia przezroczystej ceramiki „Spinel”. Proszek jest prasowany pod próżnią w celu uzyskania przezroczystości. Powstały materiał (poniżej) można szlifować i polerować jak kamienie szlachetne.
W tym celu armia amerykańska bada zastosowanie grafenu w pojazdach i odzieży ochronnej. Według inżyniera Emila Sandoza-Rosado z Wojskowego Laboratorium Badawczego Armii Stanów Zjednoczonych (ARL), materiał ten ma doskonałe właściwości mechaniczne, pojedyncza atomowa warstwa grafenu jest 10 razy sztywniejsza i ponad 30 razy mocniejsza niż ta sama warstwa komercyjnego włókna balistycznego. „Pułap dla grafenu jest bardzo wysoki. Jest to jeden z powodów, dla których kilka grup roboczych w ARL wyraziło zainteresowanie nim, ponieważ jego cechy konstrukcyjne pod względem opancerzenia są bardzo obiecujące.
Jednak są też dość duże trudności. Jednym z nich jest skalowanie materialne; wojsko potrzebuje materiałów ochronnych, które można zamknąć czołgi, samochody i żołnierze. „Potrzebujemy znacznie więcej. Ogólnie mówimy o milionie lub więcej warstw, których obecnie potrzebujemy.
Sandoz-Rosado powiedział, że grafen można wytwarzać na jeden lub dwa sposoby, albo w procesie płatkowania, w którym wysokiej jakości grafit jest rozdzielany na poszczególne warstwy atomowe, albo poprzez hodowanie pojedynczej warstwy atomowej grafenu na folii miedzianej. Proces ten jest dobrze akceptowany przez laboratoria zajmujące się produkcją wysokiej jakości grafenu. „Nie jest idealnie, ale jest całkiem blisko. Jednak dzisiaj nadszedł czas, aby porozmawiać o więcej niż jednej warstwie atomowej, potrzebujemy pełnowartościowego produktu.” W konsekwencji uruchomiono niedawno program rozwoju procesów ciągłych do produkcji grafenu na skalę przemysłową.
„Czy to nanorurki węglowe, czy grafen, trzeba wziąć pod uwagę specyficzne wymagania, które trzeba spełnić” – ostrzegł Dakvino, zauważając, że oficjalny opis cech nowych zaawansowanych materiałów, standaryzacja precyzyjnych procesów tworzenia nowych materiałów, odtwarzalność tych procesów, produkcyjność całego łańcucha (od badań podstawowych po produkcję demonstracji i prototypów) wymagają starannych badań i uzasadnienia, jeśli chodzi o zastosowanie przełomowych materiałów, takich jak grafen i nanorurki węglowe w platformach wojskowych.
„To nie tylko badania, bo w ostatecznym rozrachunku trzeba mieć pewność, że dany materiał otrzymał oficjalny opis, a potem trzeba mieć pewność, że da się go wyprodukować w określonym procesie. Nie jest to takie proste, ponieważ proces produkcyjny może się zmieniać, jakość wytwarzanego produktu może się różnić w zależności od procesu, dlatego proces musi być powtarzany kilka razy.”
ARL współpracuje z producentami grafenu w celu oceny jakości produktu i sposobu, w jaki można go zwiększyć, powiedział Sandoz-Rosado. Chociaż nie jest jeszcze jasne, czy procesy ciągłe, które są w powijakach, mają model biznesowy, odpowiednie możliwości i czy mogą zapewnić wymaganą jakość.
Dakquino zauważył, że postęp w symulacjach komputerowych i obliczeniach kwantowych może przyspieszyć badania i rozwój, a także opracowanie metod wytwarzania zaawansowanych materiałów w niedalekiej przyszłości. „Dzięki komputerowemu wspomaganiu projektowania i symulacji materiałów można symulować wiele rzeczy: będzie można symulować właściwości materiałów, a nawet procesy produkcyjne. Możesz nawet stworzyć wirtualną rzeczywistość, w której możesz zasadniczo przyjrzeć się różnym etapom materialnego tworzenia”.
Dakquino powiedział również, że zaawansowane techniki modelowania komputerowego i wirtualnej rzeczywistości zapewniają przewagę, tworząc „zintegrowany system, w którym można symulować określony materiał i sprawdzić, czy można go zastosować w określonych warunkach”. Obliczenia kwantowe mogą radykalnie zmienić tutaj stan rzeczy.
„W przyszłości widzę jeszcze większe zainteresowanie nowymi sposobami wytwarzania, nowymi sposobami tworzenia nowych materiałów i nowymi procesami produkcyjnymi poprzez symulacje komputerowe, ponieważ ogromną moc obliczeniową można potencjalnie uzyskać tylko przy użyciu komputerów kwantowych”.
Według Dakquino niektóre zastosowania grafenu są bardziej dojrzałe technologicznie, inne zaś mniej. Na przykład kompozyty ceramiczne na osnowie można ulepszyć poprzez zintegrowanie lameli grafenowych, które wzmacniają materiał i zwiększają jego wytrzymałość mechaniczną przy jednoczesnym zmniejszeniu jego masy. „Jeżeli mówimy na przykład o kompozytach” – kontynuował Dakquino – „lub najogólniej mówiąc o materiałach wzmacnianych dodatkiem grafenu, to otrzymamy realne materiały i realne procesy ich masowej produkcji, jeśli nie jutro, ale może w ciągu najbliższych pięciu lat”.
„Dlatego grafen jest tak interesujący w systemach ochrony balistycznej. Nie dlatego, że grafen może być użyty jako zbroja. Ale jeśli użyjesz grafenu jako materiału wzmacniającego w zbroi, może on stać się silniejszy nawet niż kevlar.
Obszary priorytetowe, takie jak autonomiczne systemy i czujniki, a także obszary wojskowe wysokiego ryzyka, takie jak podwodne, kosmiczne i cybernetyczne, są najbardziej uzależnione od nowych zaawansowanych materiałów i styku nano- i mikrotechnologii z biotechnologiami, materiałami stealth, materiałami reaktywnymi oraz systemy wytwarzania i magazynowania energii.
Metamateriały i nanotechnologie, takie jak grafen i nanorurki węglowe, przechodzą obecnie szybki rozwój. W tych nowych technologiach wojsko poszukuje nowych możliwości, bada ich zastosowania i potencjalne bariery, ponieważ jest zmuszone do balansowania między potrzebami współczesnego pola bitwy a długofalowymi celami badawczymi.
Przyszłość nadchodzi do nas. Urządzenie Velox firmy Pliant Energy Systems
Na podstawie materiałów z witryn:
www.nationaldefensemagazine.org
www.metamaterial.com
metamaterialcenter.com
nauka.howstuffworks.com
www.kymetacorp.com
www.pliantenergy.pl
www.darpa.mil
voxtel-inc.com
www.eda.europa.eu
www.facebook.com
www.habr.com
www.wikipedia.org
pl.wikipedia.org
pinterest.com
eandt.theiet.org
informacja