Nanotechnologie a námořnictvo

Nanomateriály budou hrát klíčovou roli při navrhování a výrobě jak lodí, tak ponorek.

Námořní lodě nové generace, stejně jako pozemní vojenská technika, se budou spoléhat na vysokou pevnost a nízkou hmotnost, které může poskytnout použití nanomateriálů. Nanotechnologie může napomoci vychýlení radarům (jaké jsou nasazeny v letadlech typu stealth) a také při výrobě antikorozních a antivegetativních nátěrů.

Mezi klíčové prvky nanotechnologie v námořních lodích patří:

Vylepšená rychlost a ovladatelnost.

Navzdory pokrokům ve vývoji kompozitních materiálů pro malé, vysoce výkonné lodě a rekreační lodě (typicky sendvičový design s PVC jádrem, uhlíkovými vlákny a vinylovým laminátem), jsou větší lodě stále vyráběny z oceli.

To je způsobeno neúměrnými náklady, bezpečnostními úvahami a složitostí stavby lodí z kompozitů.

Slitiny nanohliníku v hliníku a polymerech však poskytují nízkou hmotnost, vysokou pevnost a robustní struktury, díky nimž se lodě pohybují rychleji a lépe se ovládají na rozbouřeném moři.

Technologický pokrok ve stavbě lodí znamená, že švédské námořnictvo nedávno postavilo pět lodí třídy Visby v loděnici Saab Kockums pomocí kompozitních materiálů. Každá loď měřila 73 m na délku, ale byla o 50 % lehčí než ocel ekvivalentní pevnosti. To znamená vyšší maximální rychlost a lepší manévrovatelnost a je to předzvěst toho, jak kompozity z nanomateriálů ovlivní design a výkon lodi.

Nátěry odolné proti opotřebení.

Kompozitní nátěry s nanokeramickými oxidy hliníku a titanu (Al2O3-TiO2) nabízejí odolnost proti prasklinám a chemikáliím (například proti solné korozi). Jsou odolné a lze je upravit, aby se omezilo poškození extrémními teplotami.

Nátěry vylepšené nanomateriály již prokazují svou hodnotu i za hranicemi vysokých nároků námořnictva a pomáhají chránit širokou škálu konstrukcí, vozidel a strojů. Podle průmyslového časopisu Ship Technology: „Ve všech průmyslových odvětvích v USA se samotné náklady na korozi odhadují na více než 1 bilion dolarů ročně.

Antivegetativních nátěry.

Nátěry vylepšené nanočásticemi mědi mohou omezit obrůstání vilejši a jinými mořskými živočichy.

Jak poznamenává nedávná zpráva z nanotechnologického časopisu Azo-Nano, „[Studie] koordinovaná španělským technologickým centrem IDONIAL nalezla řadu produktů vyvíjených různými společnostmi, které využívaly nanotechnologická řešení pro řešení koroze a biologického obrůstání. Ty zahrnovaly nano přísady, jako je nano-ZnO, nanooxid hlinitý a nanosilika. ”

EMI stínění a sonarové návnady.

Kompozity uhlíkových nanotrubic lze použít k vychýlení sonaru nebo k odvodu přilétajících torpéd vysíláním napodobovacích signálů v podvodních návnadách. Nanomateriály mohou také ovlivnit elektromagnetické vlastnosti, a tak mohou pomoci zmást letadla a drony vybavené detektory magnetických anomálií.

Maskování.

Tenké povrchové vrstvy nanobublin by mohly být potenciálně používany jako nástroje pro maskování na ponorkách.

Je zajímavé, že USA skutečně vyvinuly loď s maskovací schopností. Sea Shadow byl experimentální projekt zahájený v roce 1993, který byl schopen vyhnout se radarové detekci. Tím však ponechal v oceánu prázdné místo, které mohli nepřátelští operátoři radaru snadno detekovat jako loď. Ve skutečnosti, neviditelnost Sea Shadow pro radar jej skutečně zviditelnila a projekt nepřesáhl rámec prototypu.

Z tohoto důvodu se většina „neviditelných“ lodí a letadel zaměřuje pouze na omezenou viditelnost pro radar, aby se zvětšila distance před tím než budou odháleny.

Ohnivzdornost.

Oheň byl na lodích a ponorkách vždy nebezpečný, ale může být lépe kontrolován použitím kompozitů obsahujících nanoaluminiumsilikáty v polymerní matrici.

Účinnost paliva.

Aditiva s využitím nanočástic mohou pomoci lodím cestovat na větší vzdálenosti s menším množstvím paliva. Například inovace založené na nanotechnologiích se používají k vývoji topných olejů, které obsahují oddělenou na molekulární úrovni síru. Toho lze dosáhnout vývojem uhlíkových nanotrubic, které budou fungovat jako adsorbenty pro odsíření paliv.

Civilní námořní sektor již vyhrál díky řadě technologických vynálezů, které přinesly pokrok ve výzkumu a vývoji v nanoměřítku.

Vzhledem k inovativní povaze války je přirozeně, že armáda mnohé z těchto vynálezů přizpůsobuje pro své účely. Navíc nanotechnologie se pravděpodobně stanou startovací rampou pro válečné lodě nové generace díky použití v elektronice nebo dokonce v výrobě zařízení pro autonomní výrobu energie.

Zdroj foto: Robert Gunnerson on Unsplash, Mark Konig, Chinfo, Anne Nygard, & Red Charlie, Patrick from Pixabay