Коллоидные системы

Ручные дымовые гранаты имеются четырех образцов; РДГ-П и РДГ-2х с металлохлоридной смесью белого дыма, РДГ-2ч с антраценовой смесью черного дыма. РДГ-26 - белого дыма.С аналогичной целью помимо гранат используются дымовые шашки. В случае малых дымовых шашек (ДМ-11, ДМХ-5) приведение в действие происходит за счёт механического воздействия – протыкания отверстий в отмеченных местах и вставления запала.Унифицированная дымовая шашка и большие дымовые шашки (БДШ-5 и БДШ-15) могут быть приведены в действие механически посредством ударного воздействия или дистанционно с помощью электрического импульса, поданного внешним источником тока. Их снаряжение производится металлохлоридной смесью[].Рис. 3. Некоторые виды ручных дымовых гранат и шашекСпектр пиротехнических аэрозолеобразующих составов гораздо шире и не ограничивается только представленными выше (рис. 3.) Среди аэрозольных припасов различного типа можно также выделить:Снаряды и мины ствольной артиллерии моноблочного и многоэлементного снаряжения;Ручные, бронетанковые и реактивные гранаты;Бомбовые кассеты;Аэрозольные генераторы у турбореактивных снарядов помех, обеспечивающие перенацеливание ракет с лазерными или тепловизионными системами наведения.Таким образом, по принципу действия аэрозольные средства, используемые в военном деле можно условно подразделить на:Изделия для создания маскирующих завес, устойчивость которых может доходить до десятков минут с целью защиты и скрытия маневра объектов военной техники и личного состава, также подобные устройства называют изделиями дымокурящегося типа;Устройства для экспрессного прикрытия объектов военной техники за счёт формирования локальных аэрозольных занавесей с временем существования в несколько десятков секунд, что находит применение как средство воздействия на каналы управления уже летящих на цель ракет или снарядов;Средства ближнего боя для формирования аэрозольных образований, перекрывающих каналы наблюдения систем противника, что может быть применено с целью снижения потерь от огня стрелкового оружия и оружия ближнего боя;Изделия для формирования и установки комбинированных уводящих ложных аэрозольных целей для имитации признаков объектов вооружения и военной техники для введения в заблуждение алгоритмы головок самонаводящегося оружия [].Использование маскировки за счёт аэрозолей является столь эффективным за счёт того, что свойства, проявляемые подобными коллоидными системами, воздействуют на уязвимые элементы высокоточного оружия. Во-первых происходит ослабление контраста яркостей за счёт увеличения шумов, во-вторых, наблюдается искусственное уменьшение пропускательной способности среды, так как помимо ухудшения прозрачности также наблюдается эффект экранирования теплового и видимого излучения объекта и, наконец, происходит изменение спектральных характеристик объекта (искажается его способность отражать и поглощать электро-магнитное излучение в различных участках спектра).Говоря о маскировке, нельзя обойти вниманием маскирующие пены. Объекты, подлежащие маскировке, покрываются слоем быстро твердеющей пены, которая обладает достаточной механической прочностью и может сохраняться длительное время. Она делает объекты малозаметными в оптическом диапазоне и в диапазоне электромагнитных волн, используемом радарами. Кроме того, пены применяются при дегазации и мойке военной техники и оборудования. Пены применяются и как эффективное средство борьбы с пожарами. Еще одно немаловажное применение пен в военном деле – использование противоожоговых препаратов.Для быстрого возведения временных укрытий ( палаток), которые могли бы защитить личный состав от неблагоприятных климатических условий эффективно используется метод набрызгивания пенопласта на поверхность легкой вспомогательной формы. Впервые подобная палатка была сконструирована в армии США, её площадь была рассчитана на размещение двух человек с дополнительной аппаратурой, а возведение производилось при помощи небольшого воздушного насоса и карманного контейнера с пенопластом.С помощью пенопласта также можно возводить и более крупные объекты. Так ещё в советские годы была разработана специальная подвижная установка, расположенная на шасси пятитонного грузового автомобиля для экспрессного возведения оборонных сооружений и помещений за счёт постоянной формовки блоков из быстротвердеющего пенопласта. Шарнирная стрела на конце установки при подъёме на разную высоту постепенно формирует перекрытия и стены, а лимитирующей стадией строительства является только скорость затвердевания самого материала. Также пенные системы могут использоваться в менее привычных для простого обывателя областях. Так американские исследователи продемонстрировали, что броня автомобиля с использованием композитной металлической пены (CMF) может отражать пули и бронебойные снаряды калибра .50 так же, как и обычная стальная броня, хотя она весит вдвое меньше. Это открытие означает, что конструкторы транспортных средств смогут разрабатывать более легкие военные машины, не жертвуя при этом безопасностью, или улучшать защиту, не утяжеляя машины.CMF представляет собой пену, состоящую из полых металлических сфер, изготовленных из таких материалов, как нержавеющая сталь или титан, встроенных в металлическую матрицу из стали, титана, алюминия или других металлических сплавов. В этом исследовании исследователи использовали CMF сталь-сталь, а это означает, что и сферы, и матрица были сделаны из стали [].«Броня CMF была менее чем в два раза легче катаной гомогенной стальной брони, необходимой для достижения того же уровня защиты», — говорит Афсанех Рабии, автор-корреспондент статьи о работе и профессор машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина.Ранее эта же исследовательская группа продемонстрировала, что CMF может блокировать давление взрыва и осколки на скорости 5000 футов в секунду от осколочно-фугасных зажигательных снарядов, детонирующих всего в 18 дюймах. Ее команда также показала, что CMF может остановить бронебойный снаряд M2 размером 7,62 x 63 миллиметра при общей толщине менее дюйма, в то время как отступ на задней части был менее 8 миллиметров. Для контекста, стандарт Национального института юстиции США допускает отступы до 44 миллиметров в задней части брони.Кроме того, группа Рабии показала, что CMF, помимо того, что они легкие, очень эффективно защищают от рентгеновских лучей, гамма-лучей и нейтронного излучения — и могут выдерживать огонь и тепло в два раза лучше, чем простые металлы, из которых они сделаны.Современные военные операции, тактика ведения войны, основанная на технологиях, а также современное уличное оружие и боеприпасы требуют разработки передовых систем бронежилетов с баллистической защитой, которые были бы устойчивыми к повреждениям, гибкими, легкими и обладающими большой способностью поглощать энергию. За последние два десятилетия был проведен ряд исследований, связанных с новыми концепциями и конструкциями материалов для бронежилетов (в том числе созданными или вдохновленными природой), чтобы удовлетворить новые требования. Баллистические ткани, керамика и многослойные композиты являются одними из ведущих материалов, используемых в современных конструкциях бронежилетов, а композиты, наполненные наночастицами и натуральными волокнами, являются материалами-кандидатами для систем бронежилетов нового поколения [].Загущающая жидкость при сдвиге, также известная как инициализм STF, представляет собой пример типичной неньютоновской жидкости и не могла не заинтересовать военных ученых.STF представляет собой жидкость, наполненную высокой концентрацией твердых коллоидных частиц, вязкость которых увеличивается с ростом напряжения сдвига. При ударе проникающего снаряда высокая скорость напряжения сдвига позволяет гидродинамическим силам преодолевать силы отталкивания между частицами. Это влияет на формирование гидрокластеров частиц. Кластеры частиц образуются путем агрегации групп частиц. Эффект смазки ближнего радиуса действия снаряда увеличивает вязкость STF. Тогда кластеры столкнутся с большим сопротивлением, чтобы двигаться друг против друга. Это влияет на фрикционное взаимодействие между нитями и тем самым улучшает баллистические свойства. Столкновения гидрокластеров превращают гибкую ткань в макроскопически жесткую броню.Баллистические ударные характеристики тканых материалов Kevlar KM-2 (материал на основе пара-амидного волокна), пропитанных коллоидным STF, состоящим из частиц кремнезема (со средним диаметром 450 нм) в этиленгликоле, активно исследовались в Делавэрском университете. Слои ткани были пропитаны 2 мл, 4 мл и 8 мл STF на слой соответственно. Их результаты показали, что поглощение энергии четырьмя слоями ткани Kevlar® пропорционально количеству STF. Например, четыре слоя ткани Kevlar, пропитанные 8 мл СТФ, рассеивали около 93 % энергии удара, что сравнимо с (~90 %) 14 слоями чистой ткани Kevlar, хотя масса образца первое более чем в два раза больше второго. Это наблюдение указывает на компромисс между улучшенными характеристиками и весом ткани. Считалось, что повышение производительности, обеспечиваемое STF, связано с усилением фрикционного взаимодействия между нитями, которое еще предстоит исследовать [].Из-за ограниченного пространства, энергии и веса космической станции и самолета существует острая потребность в высокоэффективной системе охлаждения небольшого размера, а потому существует целое направление, изучающее влияние наножидкостей на величины критического теплового потока []. Дальнейшие исследования наножидкостей приведут к разработке охлаждающих устройств следующего поколения, которые включают наножидкости для электронных систем со сверхвысоким тепловым потоком, что дает возможность повысить мощность микросхем в электронных компонентах или упростить требования к охлаждению для космических приложений. Ряд приборов и систем военного назначения требуют охлаждения с высоким тепловым потоком на уровне десятков МВт/м2. На этом уровне охлаждение военных устройств и систем жизненно важно для надежной работы, в то время как наножидкости с высокими критическими тепловыми потоками могут обеспечить необходимое охлаждение в таких системах, как военные автомобили, подводные лодки и мощные лазерные диоды [].Магнитные жидкости или же коллоидные растворы ферромагнетиков или ферритов по сравнению с другими магнитными материалами способны к сдвиговому течению, при этом в отличие от обычных растворов и жидкостей, коллоидные системы ферромагнетиков характеризуются повышенной чувствительностью к магнитному полю. Такое сочетание текучести и магнитной восприимчивости связано со структурой магнитной жидкости: в жидкость-носитель вводят сферические наночастицы как миниатюрные постоянные магниты, покрытые слоем ПАВ, чтобы избежать из слипания (рис.4.).Рис. 4. Принципиальная схема структуры магнитной жидкостиИспользование магнитной жидкости в конструировании военной техники позволяет добиться улучшения динамики движения и улучшения её управляемости. Наиболее успешным примером использования магнитной жидкости в автомобилестроении можно назвать появление активной подвески ходовой части с амортизаторами на основе магнитной жидкости []. Коллоидные системы продолжают оставаться активно используемыми в военной сфере и становятся основой для дальнейших исследований и открытий. Так коллоидные растворы органических веществ часто являются рабочим телом в «предполетных» моделях электрических ракетных двигателей [], а формирование канала с нарезами для стрелкового оружия включает в себя этап нанесения износостойкого покрытия из смеси гомогенных и гетерогенных катализаторов, а также дисперсионно-упрочняющих систем в вязком носителе [].ЗАКЛЮЧЕНИЕГоворить о дисперсном состоянии материи можно бесконечно, поскольку даже в рамках этой работы становится очевидно его универсальность, благодаря которой, вероятно, оно так широко и прочно проникло, без сомнения, во все сферы живой и неживой природы, а также деятельность человека.Изучение коллоидных систем однозначно является междисциплинарным, поскольку многие явления и закономерности, свойства коллоидов выходят за границы химии и становятся предметами изучения других научных дисциплин вроде метеорологии, реологии, клеточной биологии, агрохимии и так далее. А учитывая существующую экологическую обстановку, понимание процессов протекающих в коллоидных системах при очистке атмосферы, природных и/или сточных вод становится не просто исследовательским интересом, а вопросом выживания.С определенным допущением, можно сказать что, человеческий организм есть ничто иноке как ходячий коллоид, поскольку кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость, хрящевая ткань и кожа являются сложнейшими коллоидными системами. Предложение рассматривать клетку как набор коллоидов стало переворотным в клеточной биологии и хоть неоднократно подвергалось жесткой критике именно эта теория позволяет разрешить некоторые существующие теоретические затруднения (например, предположение механизмов транспорта и перемещения органелл), а изучение гелеобразных структур соединительной ткани может стать ключом к победе над заболеваниями опорно-двигательного аппарата.Военная сфера деятельности человека занимает особое место в жизни общества и является преимущественно социальным институтом максимально отделенным от живой природы, но даже в ней можно отыскать примеры использования коллоидных систем или же явлений и процессов, протекающих на границе раздела фаз. Преимущественно используются коллоидные системы с газовой дисперсионной фазой, то есть различные аэрозоли. С ними связано быстрое увеличение радиуса поражения при использование отравляющих или радиоактивных веществ в боеприпасах, а также различные типы светомаскировки. Различные пенные системы, где газ уже выступает в качестве дисперсной фазы применяются для оказания первой помощи, быстрого возведения временных укрытий, маскировки, а также позволяют вести разработки более совершенной и легкой брони как для военной техники, так и для защиты личного состава.Понимание роли и влияния коллоидов на жизнь и деятельность человека позволяет по-другому взглянуть на некоторые научные и технические проблемы. Вероятно, именно высокодисперсные системы являются ключом не только к пониманию взаимодействия между реальными объектами, но и к будущему и расширению границ как в макро- так и микро-мир не только во имя научной идеи, а с последующим практическим применением новых систем и знаний.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ