Новые спортивные товары

Успехи применения нанотехнологии в этой области связаны в основном с новыми материалами.

Швейцарская компания изготовила для соревнований Tour de France2005 спортивный велосипед массой всего 1 кг. Его рама была сделана из композиционного материала на основе углеродных нанотрубок.

Одна из японских компаний производит с использованием нанотехнологий клюшки для гольфа, которые на 12% жестче титановых и позволяют увеличивать дальность полета мяча на 13 м. Клюшки пользуются повышенным спросом.

В 2002 г. на Кубке Дэвиса были опробованы мячи, при изготовлении которых использовалась нанотехнология.

Новым утеплительным материалом для обувных стелек пока в качестве эксперимента пользуется одна из канадских лыжных команд, элитное подразделение армии США. Его использовала команда лыжников, выигравшая в 2004 г. марафон к Северному полюсу. Материал состоит из полимера с нанопорами; на рисунке 10.2 наглядно изображены его теплоизолирующие свойства.

Мазь для лыж с использованием наночастиц позволяет им лучше скользить по снегу.

«Умная» одежда и обувь

Отдельного рассмотрения требует «умная» одежда - одежда и обувь, реагирующие как на внешние условия, так и на состояние (физическое и психическое) своего владельца. В этой области уже имеются конкретные разработки, однако говорить о приемлемой стоимости и начале массовых продаж пока рано.

В ткань, готовую одежду или обувь интегрируются электронные приборы, замаскированные провода и аккумуляторы. С развитием нанотехнологии электронные элементы одежды становятся все меньше, они буквально вплетаются в ткань, сохраняя ее мягкой. Разработки «умной» одежды перспективны для обеспечения безопасности (в том числе при освоении космоса и в военном деле), в здравоохранении, сферах коммуникации и развлечений. Важно при этом, чтобы «умная» одежда не теряла своих качеств при стирке, что учитывается ведущими фирмами в новых сериях стиральных машин.

В ноябре 2003 г. в Париже, Берлине, Барселоне в рамках европейской недели науки и технологий проходил показ «умной» одежды.

Прежде всего следует выделить «умную» одежду для опасных, экстремальных условий.

Специальная одежда для врачей защищает от радиации, содержит сенсоры физического состояния и передает на контрольный пульт текущие физиологические параметры человека. Текущая фиксация физиологических параметров важна и для тренирующегося спортсмена (сенсоры включены в бандажи).

Особая терморегулирующая одежда охлаждает тело в жару, а при понижении внешней температуры излучает тепло. Самым легким в мире материалом считают материал из аэрогеля «Абсолютный холод», который на 99,8% состоит из воздуха. Одежда из него предназначена при работах до 80° С. При этом такая одежда может пропускать естественную влагу наружу, «запирая» ее в своих внешних слоях.

Подушки безопасности, давно использующиеся в автомобилях, применяются в жилетах для скалолазов, любителей конного спорта, велосипедистов, страхуя их при падении. В одном из предлагаемых вариантов в куртку вшит сенсор, фиксирующий резкие наклоны корпуса (падение) и сообщающий об этом в службу спасения.

В ВМФ США разработали жилет для пилотов, стимулирующий внимательность и определяющий направление возможной опасности. В жилет вшиты тактильные стимуляторы, которые в определенной ситуации заставляют пилота обратить внимание в нужном направлении.

Фирма «Adidas» выпустила модель кроссовок, включающую микропроцессор, систему сенсоров с магнитами, измеряющую силу воздействия на подошву, и имитацию искусственных мускулов. Магнитный сенсор выполняет до 1000 замеров в секунду, процессор обрабатывает результаты этих замеров и подошва меняет свою жесткость, адаптируясь к почве и темпу ходьбы или бега. Такие кроссовки помогут спортсменам, геологам, путешественникам меньше уставать при больших и сложных переходах. Фирма «Nike» выпустила кроссовки с iPod браслетом, фиксирующим километраж.

В американском варианте в кроссовки встроен GPS приемник (система спутниковой локализации), что позволит не потеряться детям, людям с нарушениями памяти или другими болезнями. В кроссовки также вмонтирована тревожная кнопка. Как выразился один из авторов статей об «умной» одежде, «лет через десять, чтобы завязать шнурки, достаточно будет прикрикнуть на кроссовки».

«Умная» одежда входит и в повседневную жизнь. Английские специалисты в области нанотехнологии в ближайшее время обещают появление в магазинах костюмов, отгоняющих комаров и москитов, в жаркое время создающих охлаждающий эффект за счет выделения наночастиц ментола, а также носков, содержащих абсорбенты и благоухающих цветочным ароматом. Во всех случаях в ткань внедряются увлажняющие, дезодорирующие частицы, частицы витаминов и абсорбентов, включенные в специальные капсулы, которые в небольших количествах разрушаются при движениях человека. Тем не менее свойства одежды сохраняются после 30 стирок.

На базе нанотехнологии в Институте катализа Сибирского отделения РАН разработали самонагревающиеся стельки, которые прошли испытания на войне в Чечне. В них используется сорбент, поглощающий влагу и выделяющий тепло. Британские медики разработали одежду-массажер для лечения стенокардии.

Военные специалисты утверждают, что об изменении состояния человека можно судить по специфическим запахам, это столь же информативно, как измерения пульса и температуры. Соответствующий анализ и медицинская помощь могут быть использованы и в мирных условиях, когда «умное» белье вовремя сделает инъекцию, скажем, инсулина.

В Гонконгском политехническом университете для получения самоочищающихся тканей используют покрытие из наночастиц диоксида титана: на свету это покрытие расщепляет органические загрязнители.

Мобильные телефоны и МРЗ плееры стремительно вошли в наш быт, но их, строго говоря, носить неудобно. Они должны составлять часть «умной» одежды. Еще в 2000 г. фирма «Levis» выпустила куртки со вшитыми мобильниками и плеерами, что позволяет разговаривать и слушать музыку во время работы или при вождении автомобиля. Немецкая фирма «Infineon» предложила куртку с вшитым МРЗ-плеером, а сейчас вместе с модельерами мюнхенской школы она работает над МРЗ-плеером, управляемым голосом. И этот плеер уж не вшит в одежду, а интегрирован непосредственно в материал одежды.

Еще более функциональны новые скафандры NASA. Они являются примером сочетания одежды с искусственным интеллектом. Специальная одежда XXI в., по мнению исследователей университета в Беркли (США), должна представлять собой локальную компьютерную сеть, связанную как с Интернетом, так и с другими локальными сетями с помощью беспроводных технологий.

Упомянутая выше фирма «Infineon» сделала также важный шаг в получении питания для носимой микроэлектроники за счет встроенного термогенератора, использующего разность температур между телом человека и поверхностью одежды. Разность температур около 5 °С обеспечивает выходную мощность до нескольких микроватт на квадратный сантиметр, что достаточно, например, для питания медицинских датчиков и простых микросхем. Обратную задачу решила другая фирма, предложившая нагревающийся жакет для мотоциклистов и велосипедистов. Механическая энергия при движении превращается в электрическую, в одежду вплетены гибкие проводники, обеспечивающие ее нагрев до +43°С.

Выпускается рюкзак с панелью солнечных батарей, позволяющей заряжать телефоны, видеокамеры, карманные компьютеры, GPS приемники, плееры и пр. Он, несомненно, окажется полезным путешественникам и туристам.

Вместе с тем многие модели «умной» одежды имеют встроенную технику, отдающую всего лишь дань моде и тщеславию владельца. Так, компьютеризированные ботинки одной из фирм еще комфортнее при ходьбе, чем упомянутые кроссовки фирмы «Adidas». Но, кроме того, они включают в себя модуль хранения информации и беспроводной коммуникационный модуль, что позволяет им присоединяться к персональному компьютеру и обмениваться информацией с другими такими же ботинками, например, музыкальными мелодиями или визитками. Заметим, что более дешевый вариант ботинок позволяет обмениваться визитками только с такими же ботинками.

Дизайнеры курток предлагают выражать свою индивидуальность, используя гибкие жидкокристаллические дисплеи, вшитые в куртку спереди и на спине. Более того, эти дисплеи могут быть подключены к мобильнику. Питание дисплеев производится от трех пальчиковых батареек. Текст на экране может быть в виде бегущей строки, может пульсировать цветом в соответствии с музыкой в плеере хозяина.

Один из итальянских дизайнеров разработал ткань «рубашки для ленивых», у которой рукава за считанные секунды поднимаются до локтя, если человеку жарко. При понижении температуры среды или температуры тела рукава вновь удлиняются. В ткани использована так называемая «память формы», которая в данном случае обеспечивается введением в нейлоновую ткань нитинола (NiTi). Рубашку не нужно гладить, даже если ее скомкать и надолго засунуть в ящик, она восстановит форму через 30 секунд. Очень высокая цена определяет существование в настоящее время всего нескольких сотен «рубашек для ленивых».

«France Telecom» и «Philips» поместили на экспериментальные модели одежды гибкие беспроводные дисплеи, отражающие эмоции хозяина, зафиксированные сенсорами.

Забавным выглядит «умное» одеяло канадца Н. Стедмана, которое отслеживает движения хозяина с помощью 40 тактильных датчиков, само его находит и укутывает.

Ряд аналитиков считают бум вокруг повседневной «умной» одежды искусственным, рекламным. Однако, по оценке корейских государственных экспертов, уже к 2014 г. мировой рынок «умной» одежды может составить 7 млрд долларов. Поэтому Южная Корея поставила своей задачей контролировать 20% этого рынка, и ее правительство объявило о государственной поддержке производителей «умной» одежды. Начиная с 2004 г. при участии правительства, которое не хочет отпускать эту проблему «на волю рынка», в Южной Корее ведутся активные разработки в этой области объединенными усилиями научно-исследовательских организаций, университетов и коммерческих объединений.

Лекция: Нанотехнология в военном деле. Костюмы солдата, спасателя, космонавта