Mieszanki wojskowe „Inteligentne” powłoki

Konwoje czołgów Armii Stanów Zjednoczonych przejeżdżają przez Kuwejt w tym miesiącu, aby ponownie odegrać kluczową rolę w wojnie z Irakiem. Ale zanim wystrzelą choć jeden strzał, te czołgi są już uwikłane w walkę ze starymi wrogami: miotającymi piaskami pustyni, palącym słońcem, a nawet samym powietrzem.

Każdego roku oś korozji kosztuje armię amerykańską 10 miliardów dolarów - 2 miliardy dolarów za samo malowanie i skrobanie, pracochłonną pracę, która jest niebezpieczna dla ludzi i środowiska. Tak więc jesienią ubiegłego roku Wojskowe Dowództwo Czołgów i Uzbrojenia, Centrum Badań Uzbrojenia, Rozwoju i Inżynierii (TACOM-ARDEC) w Picatinny Arsenal w stanie New Jersey zwróciło się do koalicji naukowców z New Jersey Institute of Technology, Clemson University i University of Illinois, żeby coś z tym zrobić. Dowództwo przyznało im 838 000 dolarów – i obiecało nawet do 1,5 miliona dolarów więcej – na znalezienie materiałów, które łączą właściwości samoleczenia ze zdolnością do zmiany koloru i wykrywania uszkodzeń strukturalnych lub zmian środowiskowych. Dan Watts, człowiek kierujący programem NJIT, mówi, że ich badania zostały popychane przez nieoczekiwanie szybkie postępy w samonaprawiających się polimerach i elektronice wykonanych z nanorurek węglowych, które wykraczają poza sferę interesujących spekulacji akademickich i zbliżają się do praktycznej ekonomii.

Znalezienie właściwej mieszanki

Przez kilka lat naukowcy zajmujący się materiałami poszukiwali samonaprawiających się polimerów, które można nakładać na powierzchnie – takie jak maszyny przemysłowe – i które byłyby odporne na niszczenie występujące z czasem (patrz Nano biomateriały , TR, listopad 2002). Ale nikt jeszcze nie znalazł materiału, który może się wielokrotnie naprawiać, działać jak cienka powłoka, być przechowywany przez lata i – do zastosowań wojskowych – odporny na środki chemiczne. W tym celu grupa Picatinny odszukała Nancy Sottos, profesor mechaniki na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Laboratorium Sottos zaprojektowało żywicę epoksydową z kapsułkami w skali mikronowej, które pękają, gdy tworzą się pęknięcia, szybko je uszczelniając. ( Kliknij, aby zobaczyć animację .) Kluczem do stworzenia tego produktu jest trwałość, mówi Sottos. W tej chwili mieszamy je i od razu rozbijamy.

Oprócz właściwości samonaprawiających się, idealna inteligentna powłoka armii musi również zawierać urządzenia w nanoskali, które wykrywają korozję, być może, mówi Watts, poprzez wykrywanie ruchu w materiale.

Aby wyczuć otoczenie, odbierać polecenia i propagować zmiany koloru z jednej cząsteczki na drugą, powłoki będą wymagały okablowania. W Clemson naukowcy sądzą, że nanorurki węglowe mogą służyć; wypełniają rurki żelazem, aby stworzyć podstawowe obwody, chociaż nadal nie jest jasne, czy to podejście o niskim poborze mocy może stworzyć gamę kolorów, których potrzebuje armia. Po powrocie do New Jersey Institute of Technology ich współpracownicy pracują nad kontrolowaniem nanorurek za pomocą elektryczności, światła i lasera, mówi Joseph Argento, zastępca wojskowego Centrum Ekologii Przemysłowej w Picatinny.

Współpraca bada systemy mikroelektromechaniczne (MEMS), badane w innym miejscu w Picatinny, chociaż istnieją wątpliwości, że mikroskopijne maszyny zapewnią odpowiednią mieszankę do inteligentnych powłok. To wciąż seksowna technologia, mówi Laura Battista, inżynier środowiska w Picatinny, która pracuje nad inteligentnymi powłokami. Ale teraz nie ma nic z półki. MEMS mogą być jednak przydatne w ekranach, które sprawiają, że pojazdy są niewidoczne dla satelitów, twierdzą naukowcy.

Ostatecznym celem, jak mówi Watts, jest wyświetlenie obrazu otoczenia pojazdu na jego powierzchni. Ale jest jeden problem: uzyskanie przekonującego fałszywego obrazu może wymagać zamontowania kamery w pobliżu obserwatora – w tym przypadku wroga. Watts mówi, że armia może zadowolić się drugim najlepszym efektem kameleona, który szybko zmienia się z jednego wzoru na drugi.

Przestaw przełącznik, pomaluj swój dom

Naukowcy twierdzą, że inteligentne powłoki znajdą zastosowania poza wojskiem. Watts przewiduje samochody odporne na korozję, które można dostosować na miejscu, programowalne billboardy i tkaniny zmieniające kolor. Zewnętrzne powierzchnie budynków można było przeprojektować za jednym naciśnięciem przełącznika. Firmy samochodowe są w trakcie opracowywania samonaprawiających się zderzaków, mówi Argento. Możesz sobie tylko wyobrazić, co ta powłoka może zrobić dla budynków i mostów, których nie musisz martwić się korodowaniem – dodaje.

Pomimo ogromnych przeszkód, naukowcy zamierzają wyprodukować prototyp już w 2005 r. (choć prawdopodobnie dopiero w 2009 r.), jeśli starczy pieniędzy. Komponenty, takie jak samonaprawiające się kleje, które nie są wystawione na działanie elementów, mogą pojawić się wcześniej. Budujemy dobrą, solidną bazę techniczną, która sugeruje, że powinno to być możliwe, mówi Watts. Nadal nie wiadomo, jak to wszystko zostanie zintegrowane.

ukryć