| |
В ближайшие десятилетия развитие нанотехнологий станет основой для следующей промышленной революции. Прогнозируется, что в 2006 году спрос на услуги рынка нанотехнологий достигнет 100 млрд. долларов, а к 2015 году возрастет в 10 раз. В США Национальная нанотехнологическая инициатива стартовала в 2000 году, и эта страна занимает около половины мирового рынка. Россия в сфере развития и использования нанотехнологий отстает на 7-10 лет, хотя уровень российских теоретических разработок в этой области высок, а по ряду направлений превосходит мировой. В этом году по решению Правительства РФ создается Программа по нанотехнологиям с объемом финансирования около 30 млрд. рублей.
Нанотехнология, по сути, относится к междисциплинарным исследованиям и обещает огромные перспективы, прежде всего в технике, в том числе и в области военного применения. Так, например, в 2006 году объем финансирования в сфере военных нанотехнологий в США составляет около двух млрд. долларов
Итак, введем некоторые определения:
Нанообъект – это элемент структуры объемного материала или конденсированная фаза, способная к самостоятельному существованию, с одним или несколькими нанометрическими (1нм= 10 –9 м) размерами, при условии, что хотя бы одно из физических, химических или механических свойств этого объекта зависит от его размера
Наноматериалы – материалы, состоящие целиком или содержащие нанообъекты в качестве структурных единиц, количество, размер и физико-химические свойства которых определяют функциональную направленность и эксплутационные характеристики данного материала
Нанотехнологии позволяют осуществлять манипуляции с веществом на уровне точности 1нм, что означает возможность управления процессами в атомарном и молекулярном масштабе.
Нанометровый масштаб открывает новые свойства вещества. Для наноструктурированных материалов меняются параметры кристаллической решетки, ближнего порядка в расположении атомов, а, следовательно, и физико-механические, химические и электрофизические характеристики.
Рассмотрим некоторые примеры применения нанотехнологий для камуфляжа и средств маскировки. Прежде всего, можно упомянуть о создании защитных и маскировочных покрытий на основе технологий, используемых в гибких дисплеях. Например, мобильные частицы пигмента, покрывающие поверхность скрываемого объекта, могут изменять свое положение или ориентацию, создавая новую окраску, подобно тому, что происходит при движении крыльев насекомых, когда восприятие окраски зависит от направления наблюдения. Такой «активный» камуфляж может применяться не только в обмундировании личного состава, но и для маскировки ВВТ. Уже сейчас методами фотоники можно создавать нити и ткани, поглощающие излучение в видимом и инфракрасном диапазоне, причем коэффициент отражения для такого покрытия можно регулировать в реальном масштабе времени. Такие покрытия могут одновременно создавать в других частотных диапазонах некоторые «отражательные паттерны». Такие узоры или образы можно будет видеть специальными устройствами по известному принципу «свой-чужой». Предполагается, что практическое применение подобных покрытий осуществится в ближайшие 5 лет.
ФГУП «ЦКБ РМ» занимается исследованием и применением ультрадисперсных и наноструктурных материалов более 10 лет. Так, например, совместно с Московским институтом стали и сплавов был разработан радиопоглощающий материал на основе макропористого носителя с частицами никеля размером 10-100нм. В качестве носителя был выбран материал ТЗМК 10, который применялся на космическом аппарате «Буран»,
Энергия падающей электромагнитной волны преобразуется в тепловую за счет колебаний частиц, при этом благодаря различному размеру последних, поглощение осуществляется в широком диапазоне частот. Коэффициент отражения такого РПМ не хуже –15 дБ в диапазоне 8 – 30 ГГЦ.
Нами разработан сверхширокодиапазонный радиопоглощающий материал на основе наноструктурного ферромагнитного микропровода (НФМП) в стеклянной изоляции. Данный материал МРПК-1Л в текущем году принят на снабжение МО РФ. Основным радиопоглощающим элементом в нем является НФМП, представляющий собой тонкий металлический сердечник в стеклянной изоляции. Технология получения НФМП обеспечивает одновременное плавление металла, размягчение стеклянной трубки, окружающей навеску металла, и закалку получающегося композита со скорость 106 град/сек. В результате получается трехслойный композит, состоящий из металлического проводника d=1-30 мк, наноструктурного переходного слоя, толщиной порядка 5 нм и стеклянной изоляции, толщиной 2-30 мк. Благодаря разнице коэффициента термического расширения метала и стекла, а также наличию наноструктурного переходного слоя, материал металлического сердечника находится под воздействием гигантских напряжений (109 Па) и обладает уникальными электрофизическими характеристиками в СВЧ диапазоне.
 |
Электронная микрофотография строения аморфного ферромагнитного микропровода в стеклянной изоляции.
Длина масштабного штриха на снимке –20 мкм. |
Кроме этого НФМП обладает следующими преимуществами, которые до сих пор не могли быть реализованы в одной технологии:
- уникальные массогабаритные характеристики: 1 км НФМП весит 1 г.;
- инертная стеклянная изоляция, позволяющая сочетать наполнитель с любой матрицей;
- возможность простыми технологическими приемами менять электрофизические свойства НФМП в широком диапазоне (изменение: химического состава сплава; диаметра металлической жилы; толщины и химического состава стеклянной изоляции; соотношения диаметра металлической жилы и толщины изоляции и т. д.).
- возможность получения до 10 км НФМП за одну технологическую операцию.
Материал МРПК-1Л на основе НФМП обладает следующими характеристиками:
Рабочий диапазон длин волн 0,2-15 см
Коэффициент отражения не хуже – 17 дБ
Масса 1 м2 1 кг
Рабочий диапазон температур +60?C- 60?С
Материал МРПК-1Л – самозатухающий, экологически безопасный, устойчив к воздействию влаги и горюче-смазочных материалов.
Цвета окраски – любые типовые растительные тона (светло и темно-зеленый, желтый и др.)
Материал МРПК-1Л предназначен для:
- создания различных маскировочных устройств в виде чехлов для скрытия военной техники;
- оборудования безэховых камер;
- устранения нежелательного электромагнитного фона;
- обеспечения экологической электромагнитной безопасности биологических объектов;
- пассивной защиты от несанкционированного доступа к информации по радиоканалам.
Материал МРПК-1Л обладает следующими преимуществами:
- сверхширокий рабочий диапазон длин волн;
- простота монтажа на стационарных объектах и военной технике;
- экологическая чистота.
На основе НФМП нами также разработан модельный суперлегкий материал с уникальными поглощающими и массогабаритными параметрами – коэффициент отражения не хуже –15 дБ в диапазоне 5 – 30 ГГц, толщина 5 - 6 мм, вес 1 квадратного метра 50 грамм. Ведутся работы по поиску технологии создания поглощающей «краски» с наполнителем из НФМП.
Кроме этого разработана технология изготовления экологически чистых экранирующих тканей для обеспечения медико-биологической защиты персонала и населения, работающего и проживающего в условиях вредного воздействия электромагнитных полей различной частоты и интенсивности, а также для решения задач защиты информации. Эти материалы вызвали большой интерес на выставках нанотехнологий NMTEX-2005, NMTEX-2006, «Высокие технологии 2006» и награждены дипломами, как лучшие экспонаты.
|
