Военные нанотехнологии -
ISBN 5-94836-096-2
Скачать (прямая ссылка):
Нанотехнологические подходы предлагается использовать также при создании генераторов малой мощности для различных микросистемных технологий. Примером таких разработок могут служить программы DARPA Micro PowerGeneration и Small-Scale Propulsion Systems, направленные на создание очень небольших энергетических устройств с высокой удельной мощностью IDAKPA MPG, 2003; DAKPA SPSS, 2003). Сочетание обычных углеводородных топлив, термоэлектрических преобразователей энергии, двигателей внутреннего сгорания, новейших топливных элементов и хорошо известных энергетикам реформинг-установок уже сейчас позволяет создавать устройства и батареи (мощностью от нескольких микроватт до 1 Вт), плотность энергии которых превосходит лучшие существующие образцы в десятки раз. Прототипы более крупных батарей (с мощностью до 20-60 Вт) разрабатываются сейчас в одной из программ DARPA специально для разнообразных предметов боевого снаряжения и небольших роботов JDARPA Energy, 2003). Стоит отметить, что HT используются в этой программе для решения нескольких проблем одновременно (создание более легких, более прочных и термостойких материалов; повышение износостойкости материалов и покрытий; синтез нанопористых мембран и т.д.).
Среди принципиально нового оборудования следует особо упомянуть возможность создания «собственных» электрогенераторов (их можно назвать телесными или даже соматическими), способных вырабатывать электрический ток просто за счет энергии движения человека, незначительных по величине градиентов температуры в теле человека или даже биохимических реакций человеческого организма. В одном из проектов DAК РА/ОN R предлагается просто имплантировать миниатюрные биотопливные батареи в организм солдата. Вводя внутрь кровеносных сосудов человека микроустройства (точнее, следует говорить о «монтаже» на стенках сосудов), в которых может происходить окисление глюкозы и восстановление кислорода (на специально сконструированных катодах и анодах соответственно), уже сейчас удается выработать в лабораторных условиях более 1 мкВт энергии в течение недели. Такие топливные системы и элементы могут применяться для питания микродатчиков, микроприводов и телеметрических систем слежения, введенных в организмы растений, животных и человека | DARPA Energy, 2002; Manoei al., 2002).
Некоторые относящиеся к энергетике нанотехнологии (например, связанные с солнечными батареями) могут быть реализованы в ближайшие годы, однако внедрение других может затянуться на 10-20 лет. 4.1. Военные приложения HT | 158
4.1.6. Реактивные двигатели
Полученные на основе HT новые материалы, безусловно, найдут мно жеста) применений практически во всех задачах, связанных с реактивными установками и двигателями любых типов, хотя бы потому, что такие материалы (или покрытые ими поверхности) смогут выдерживать гораздо более высокие температуры и, следовательно, обеспечить большую термодинамическую эффективность. Кроме этого, использование новых материалов на основе HT должно неизбежно приводить к повышению КПД за счет различных вторичных эффектов (уменьшение веса подвижных деталей двигателя, снижения трения на контактирующих поверхностях, упоминавшееся выше повышение износостойкости деталей и т.п.). Перечисленные преимущества в сочетании с микросистемными технологиями позволят создать практически новые типы сверхминиатюрных электродвигателей (см. раздел 4.1.5) для микротранспортных устройств (воздушных, наземных, водных) и микророботов.
При работе в очень небольших объемах или на очень малых масштабах неожиданно высокую практическую ценность могут приобрести электромеханические (и особенно электростатические) двигатели, производство которых может быть организовано на основе различных комбинаций MST и нанопгехнологий. С другой стороны, сочетание этих технологий позволяет создать и совершенно новые, весьма эффективные электродвигатели малых (но не микроскопических) размеров для решения самых разнообразных технических задач. Например, в автомобильной промышленности возможность установки небольших по размеру приводных двигателей на каждом из колес (а возможно, даже и в тормозной системе) будет означать революцию в этой обширной научно-технической области. Такой подход позволит убрать из конструкции многие детали (коробку передач, сцепление, генераторы динамо и т.п.). в результате чего будет фактически создан «электрический») автомобиль4.
Нанотехнологии предоставляют исследователям и инженерам массу принципиально новых возможностей для создания новых материалов по образцу разнообразных биологических структур и объектов. Выше уже упоминались способные к сокращению биомолекулы и материалы с эффектом памяти формы, которые явно «напрашиваются» в качестве новых составляющих подвижных конечностей или каких-нибудь «крыльев» микроскопических устройств и роботов.
Например, в Институте армейской нанотехнологии (см. раздел 3.1.6) сейчас изучают возможности использования полипиррола (полимера, способною сокращаться или расширяться в зависимости от величины ff" 160 Глава 4. Потенциальные возможности военных применений HT
