Сумма технологий от зарождения живой материи до настоящего времени

Опубликовано 27.04.2014
Герман Кричевский   |   просмотров - 2463,   комментариев - 1
Сумма технологий от зарождения живой материи до настоящего времени

Сумма технологий от зарождения живой материи до настоящего времени и далее…

Место текстиля в последовательности революционных и эволюционных технологий.

Профессор Г. Е. Кричевский


Введение

Всё в живом и рукотворном мире развивается чередой революционных и эволюционных изменений (технологий в широком смысле). Как будет показано далее, производство текстиля и изделий из него четко вписывается в эту универсальную парадигму.

Если рассмотреть взаимосвязь между технологиями и практическим использованием их результатов, то это схематично можно изобразить в соответствии с принципом «тяни-толкай» (рис. 1).

Рис.1.

Эту связь следует рассматривать в двуединстве, которое обеспечивает эффект синергизма (1+1>2) и движет развитие человеческой цивилизации в настоящее время на основе «технологий знаний».

Демографические реалии планеты (9-10 млрд. человек к 2050 году) однозначно диктуют невозможность удовлетворить потребности такой численности населения на достойном уровне без эффективного использования последних и будущих достижений науки и технологий на её основе. Демографические тренды и проблемы дефицита, связанные с ними (энергия, вода, пища, состояние окружающей среды, бедность, терроризм, войны разных масштабов, болезни, образование и др.).

На рисунке 2 показан экспертный прогноз роста народонаселения планеты и потребления основных видов энергии (угля, газа, нефти, ядерной и др.). Вывод: нефть и газ – это не навсегда!

Рис.2.

По мнению всех ведущих мировых экспертов 6-й технологический уклад, в который вошли развитые страны и некоторые развивающиеся (Китай, Индия), характеризуется основным научно-техническим ядром – кластером NBIC (нано-, био-, инфо-, когнито-) технологиями, конечно в сочетании с другими традиционными технологиями (например, химическими).

На рисунке 3 показана взаимосвязь между составляющими NBIC-кластера.

Рис.3. NBIC-технологии и сложная взаимосвязь между ними.

Большинство научно-технических достижений конца 20-го и начала 21-го веков обязано синергизму взаимодействия NBIC-технологий (табл. 1-3).

Таблица 1.

История великих открытий в истории человечества:

«от поколения к поколению»

Число поколений

Открытия (технологии, продукты, виды, коммуникации)

-m ???

Формирование живых клеток, тела, развитие мозга.

-100 000

Каменный век (палеолит) хомоэректус, речь

-10 000

Хомосапиенс, изготовление орудий производства

-500

Мезолит, начало искусств (примитивных)

-40

Первые Университеты!!!

-24

Печать

-16

Ренессанс в науке, соблюдение точного времени

-10

Промышленная революция

-5

Телефон

-4

Радио

-3

ТВ

-2

Компьютеры

-1

Микробиология, интернет

0

NBIC-технологии. Глобализация связей через интернет

1/2

Унификация науки, глобализация телеобразования и телемедицина

1

Конвергенция и синергизм как основа качественного изменения возможности человека (мозг + компьютер), социальная реорганизация

n?

Эволюционные изменения человека на клеточном уровне его мозга и тела

Таблица 2

Основные достижения человечества за ~12 тыс. лет

в области технологий и продуктов на их основе

Достижения (открытия, технологии, продукты)

Время (приблизительное)

Классификация

1

Освоение земледелия (окультуривание растений)

9000-8000 до PX

Технология, продукты

2

Освоение животноводства (окультуривание животных)

8000-7500 до PX

Технология, продукты

3

Добыча руды

8000-7500 до PX

Технология, продукты

4

Изобретение колеса

4000-3000 до PX

Продукты

5

Письменность

3400-3200 до PX

Технология, продукты

6

Производство бронзы

2800 до PX

Технология, продукты

7

Производство железа

1200 до PX

Технология, продукты

8

Водяное колесо

ранее средневековье

Продукты

9

Деревянные торговые суда

15-й век

Технология, продукты

10

Книгопечатание

16-й век

Технология, продукты

11

Паровой двигатель

конец 18-го и начало 19-го века

Технология, продукты

12

Фабричное производство

конец 18-го и начало 19-го века

Технология, продукты

13

Железные дороги

середина 19-го века

Технология, коммуникации

14

Железные пароходы

середина 19-го века

Технология, коммуникации

15

Двигатели внутреннего сгорания

начало 19-го века

Технология

16

Электричество

начало 19-го века

Технология

17

Автотранспорт

20-й век

Технология, коммуникации

18

Самолеты

20-й век

Технология, коммуникации

19

Серийное производство на заводах

20-й век

Технология, организация

20

Компьютеры

20-й век

Технология

21

Формирование и реализация идеи экологичного производства

конец 20-го век

Сумма технологий

22

Интернет

20-й век

Технология, коммуникации

23

NBIC - технологии

21-й век

Технология, коммуникации

24

Продолжение следует

21-й век

??

Таблица 3

Важнейшие открытия и достижения человека в 20-ом веке

Открытия, достижения

1

Электрификация

2

Автомобилестроение

3

Самолетостроение

4

Водоснабжение

5

Электроника

6

Радио, ТВ

7

Механизация сельского хозяйства

8

Компьютеры

9

Телефоны

10

Кондиционирование и рефрежерация

11

Скоростные дороги

12

Космонавтика

13

Интернет

14

Визуализация окружающего и воображаемого мира

15

Бытовая техника

16

«Технология здоровья»

17

Нефте- и газохимия

18

Лазеры и волоконная оптика

19

Атомная энергетика

20

Сверхпрочные материалы (композиты)

Справедливо к четырем составляющим NBIC-кластера добавляют пятую – социальные технологии, которые являются основной областью использования четырех первых NBIC ↔ Социальные технологии.

Очевидно, что любые научно-технологические достижения не самоцель, их область и объект использования – человек с его проблемами/потребностями.

Как было сказано ранее развитие революционно-эволюционное (возьму на себя смелость ввести термин Рэволюция = Революция + Эволюция) живого и рукотворного мира, идут и будут идти переплетено, взаимообогащая друг друга (бионика, биомиметика, нанобио-, бионано-).

В таблице 1 показано, как от поколения к поколению осваивались новые технологии, происходили значимые открытия. Как можно видеть во времени происходит существенное ускорение: в начале и в середине развития цивилизации между важными открытиями стоят многие поколения, а в наше время (20-21 век) множество открытий происходит при жизни одного и менее поколений.

В таблице 2 перечислены важнейшие достижения человека за последние 120 столетий.

В таблице 3 внесены основные открытия 20-го века. В эти таблицы и другие (появятся позже) каждый читатель может по своему разумению вносить другие достижения. Это очень увлекательная игра и в каждой области знаний имеются свои шкалы ценностей и свои приоритеты. Автор в этой статье обязательно займется этим применительно к технологиям производства текстиля. Но вначале на основании анализа литературы, прогноза экспертов попробуем представить картину будущего исходя из тренда развития науки и технологии в наше время (а как иначе?).

Прогнозы общего и частного характера

Прогнозы общего характера

Предсказывать что-либо на ближайшие годы, когда еще, вероятнее всего, будет жить предсказатель, опасно, можно оконфузиться. Примеры таких конфузов будут приведены ниже. Прогноз на далекую перспективу совсем не опасен для предсказателя, т.к. о прогнозе и об авторе, вероятнее всего, забудут. Несмотря на эти замечания кратко-, средне- и долгосрочные прогнозы в области науки и техники делаются учеными, фантастами, политиками. Отважился на это и автор.

Серьезные прогнозы учитываются органами планирования и политическим руководством всех правительств и крупных транснациональных компаний. На основании некоторых из них принимаются решения о стратегии развития, как это было сделано в случае национальной программы по нанотехнологии в США (подписал президент Билл Клинтон в 2001 году). Прогнозирование, конечно, не является точной наукой, предсказывающей точные даты и конкретные открытия, хотя они, как правило, делаются профессионалами высокого уровня. Но общий вектор развития прогноза, безусловно, намечают и в этом их огромная польза.

Методологически прогнозы могут быть результатом качественной экстраполяции текущего состояния науки и техники (чаще всего на этом базируются научно-фантастическая литература, кино) или итогом количественного моделирования, основанного на анализе исторических данных и тенденций развития. Прогнозы, основанные на экспертной оценки часто оформляют в дорожные карты развития науки и техники в целом или в конкретных областях технологий и продукции (методика Форсайт).

Прогнозы можно разделить на коллективные и персональные. Коллективные прогнозы создаются и публикуются исследовательскими и аналитическими структурами национальных правительств, крупных коммерческих компаний, неправительственными организациями (фондами, мозговыми центрами, международными, профессиональными союзами и ассоциациями, академическими учреждениями). Персональные прогнозы дают известные мыслители, ученые, писатели, политики. Особенно стараются на этом поприще писатели-фантасты. Все это называется футурологией, от лат. Futurum (будущее).

Надо сказать, что прогнозы даже самых известных людей часто через относительно короткое время оказываются опровергнутыми успехами науки и техники будущего. Чаще всего самые фантастические прогнозы сбываются, а скепсис в прогнозах опровергается жизнью. Для примера приведем несколько несбывшихся скептических прогнозов.

Известный английский физик лорд Кельвин (президент Королевского научного общества, аналог нашей академии наук) в 1890 годах сомневался в перспективах радио, воздухоплавания, не верил в реальность рентгеновских лучей. Известный голливудский кинорежиссер Ирвинг Телсберг отвергал в 1927 году возможность звукового кино. Известный американский ученый полимерщик и волоконщик Марк утверждал в 70-е годы (прошлого века), что в ближайшие 50 лет не ожидается появление новых синтетических полимеров, в том числе и волокнообразующих.

И что мы видим сегодня: радио, телевидение, мобильные телефоны, интернет, самолеты, вертолеты, ракеты, цветное 3D кино, десятки новых видов полимеров с уникальными свойствами и новое поколение волокон на их основе, без которых вся эта техника не мыслима.

Вот как рискованно давать долгосрочные прогнозы! Научно-технический прогресс (термин условный, для кого прогресс?) развивается с экспоненциальным ускорением и тем самым затрудняет всяческие, даже самые смелые прогнозы.

Прогноз в конкретной области знаний и практик, безусловно, должен опираться на прогноз в базисных научных направлениях, их нужно учитывать и в наших прогнозах по производству волокон, текстиля, одежды и обуви. Поэтому начнем с краткого изложение опубликованных прогнозов (~ до 2050 г.) в базисных направлениях науки и техники по следующим разделам (рубрикация автора):

- искусственный интеллект и робототехника;

- роботы 2015-2045 годов, выполняющие ручной труд (уборка помещений, простейшие хирургические операции, сельскохозяйственные работы, тяжелый и опасный труд в горной, металлургической и других отраслях промышленности, роботы-солдаты, роботы-сиделки;

- искусственный интеллект 2020-2050 гг.: компьютеры (дешевые ~ 1000 DS/штука) с интеллектом человеческого мозга, и даже суммарно всех людей на земле. Технологическая сингулярность, т.е. создание искусственного интеллекта и самовоспроизводящихся машин.

После этого дальнейшая судьба цивилизации становится непредсказуема, исходя из социального поведения человека, который интегрируется с вычислительной техникой.

Сингулярность – ключевое слово современной футурологии. Под этим термином, пришедшим из астрофизики и математики, в прогнозах понимают такую временнỳю точку или фазу, после которой прогнозы не имеют смысла и не предсказуемы. По существу это связано с ускорением роста научных знаний.

Это ускорение впервые было отмечено Фридрихом Энгельсом, а позднее Владимиром Вернадским. Современные исследователи (футурологи) отмечают экспоненциальный закон развития науки. Споры идут о времени наступления сингулярности в интервале 2020-2050 годов. Как можно видеть, ждать осталось недолго, и наши дети и уж, конечно, внуки в реальности эту сингулярность ощутят. И мало им это не покажется. На фоне этой сингулярности, способной изменять саму биологическую сущность человека (киберчеловека), все наши современные проблемы покажутся детскими игрушками.

Биология и медицина 2020-2025 гг.

- протезы зрения, использование органов животных-доноров для трансплантации;

- регенеративная медицина вместо хирургии для большинства тканей и органов;

- функциональное омоложение, биомиметика (использование принципов и механизмов функционирования живой природы: зрение, ориентация, обоняние, движение, защита от вредных импульсов) на пользу человеку;

- персонифицированная медицина, создание карты генома человека (по цене менее 1000 DS) с целью предсказания и лечения генетических заболеваний и заболеваний всех органов.

Культура и досуг 2015-2050 гг.

- полное погружение в виртуальную реальность с прямым вводом информации в мозг;

- виртуальная реальность позволит осуществлять любой тип взаимодействия с кем угодно на планете;

- превосходство над человеком человекоподобных роботов в различных спортивных соревнованиях (футбол, бейсбол, баскетбол и др.).

Глобальная демография:

2013 г. – 7 млрд.чел.;

2026 г. – 8 млрд.чел.;

2043 г. – 9 млрд.чел.;

2183 г. – 10 млрд.чел.

Средняя продолжительность жизни:

2020 г. – 70 лет;

2030 г. – 130 лет (в развитых странах).

Наноэлектроника 2015 – 2020 гг.

Наномашины в защитной одежде боевого комплекта солдат, управляемые бортовым компьютером будут изменять свойства текстиля от гибкого до пуленепробиваемого, фильтровать и обезвреживать химическое, биологическое оружие, защищать от радиации, следить за состоянием организма, лечить раны, за счет экзоскелета усиливать мышечную силу, за счет наноэлектроники и различных гаджетов связывать солдата с другими солдатами, со штабом, полевым госпиталем, ориентировать на местности. Все эти возможности будут использоваться также в мирных областях (спорт, медицина, отдых и т.д.). А может потребность в армиях, солдатах, генералах и войнах отомрет? (наив автора!)

Политика и экономика.

2016 г. – ВВП Китая превысит ВВП Японии;

2022 г. – ВВП Индии превысит ВВП Японии;

2041 г. – ВВП Китая превысит ВВП США.

Транспорт 2013-2030 гг.

Гибридные автомобили к 2015 году составят 30% от рынка новых автомобилей. Автоматически управляемый (со спутников) автомобиль – 2030 г.

Космос 2015-2095 гг.

- Разработка месторождений на Луне, Марсе и астероидах – 2042 г.

- Полет человека на Марс – 2020-2030 гг.

- Полеты на Луну (Россия, США, Китай) – 2015-2024 гг.

- Космический лифт – 2020 г.

- Космический туризм – 2011-2024 гг.

- Полеты со скоростью близкой к скорости света – 2095 г.

Наноматериалы 2012 г. и далее

Функции наноматериалов будут сменяться от «пассивных» (регистрация, мониторинг) до «активных» («умные» материалы и изделия), реагирующих на различные внешние и внутренние импульсы.

Биотопливо 2010 г. и далее.

- Эффективные смеси бензина, дизельного и биотоплива;

- Использование биомассы микроорганизмов и растений для производства метанола как топлива;

- Использование достижений в генетике растений и биотехнологий для целей энергетики.

Глобальные проблемы водообеспечения 2015 г и далее.

- Фильтры на основе наноматериалов;

- Опреснение и очистка воды с помощью новых источников энергии (солнечной);

- Разумные системы водопользования дл сельского хозяйства и промышленности, основанные на новых водосберегающих, водооборонных технологиях.

Экология 2015 г. и далее.

- Глобальные системы слежения за чистотой атмосферы;

- Близкий к нулевому уровню вредных твердых, жидких и газообразных выбросов за счет новых технологий.

Сельское хозяйство 2015 г. и далее.

- Определение конкретных геномов растений и животных для повышения их урожая и качества;

- Выращивание растений и животных для производства лекарств и искусственных органов;

- Выращивание сельскохозяйственных культур для производства новых видов энергии.

Безопасность и системы слежения 2015 г и далее.

- Полностью автономные системы безопасности для человека, дома, предприятия, транспорта и т.д., способные распознавать различные риски и опасности и устранять их;

- Радиочастотные метки для людей, техники и материалов.

Будущее развития текстиля и одежды

Все что было перечислено выше, безусловно, будет иметь прямое или косвенное отношение к производству и потреблению волокон, традиционного и технического текстиля, одежды и обуви.

Попробуем на основании анализа литературы, личного опыта и интуиции (без нее никак) сделать прогноз до середины 21-ого века в этой области деятельности человека.

Волокна

Все природные и синтетические волокнообразующие полимеры, классические и новые, смогут использоваться для производства наноразмерных по диаметру волокон, например по технологии электроформования. Последние будут находить применение практически во всех областях науки и техники (защитный, технический, медицинский, спортивный, домашний текстиль). Их производство из малотонажного перейдет в многотонажное.

Значительную долю вместо традиционных химических волокон из модифицированных природных и синтетических волокнообразующих полимеров составят волокна из тех же и вновь появившихся полимеров, наполненных наночастицами различной природы (минеральные, неорганические, органические, нанотрубки из углерода и других веществ). Производство этих волокон тоже станет многотонажным, и они найдут очень широкое применение, особенно в технике в качестве наполнителей в композитных материалах.

Нановолокна из нетрадиционных волокнообразующих веществ: нановолокна углеродные и из других неорганических веществ.

Волокна традиционной толщины и наноразмерные по диаметру, получаемые с использованием бионики и генной инженерии: генномодифицированый паучий шелк и шелк шелкопряда; целлюлоза, полученная микробиологически.

Волокна на основе новых волокнообразующих синтетических полимеров с изменяющимися фазовыми переходами и с памятью формы, реагирующие на изменения температуры окружающей среды (обогревающая и охлаждающая одежда).

Текстиль

Колористика:

- структурная изменяющаяся (радужная, беспигментая) окраска за счет наноструктур, на которых происходит интерференция, дифракция, преломление света (бионика: наподобие природной окраски насекомых, цветов, обитателей морей);

- текстиль на основе хромных красителей (термо-, фото-, механо-, электрохромия), реагирующий на различные внешние импульсы (новые колористические эффекты, маркировка, защита денежных знаков, сенсорный текстиль);

- универсальные красители по отношению к волокнам различной природы, самосборка красителя (пигмента) в структуре волокна (из неокрашенных наночастиц).

Гидрофобность / олефобность / гидрофильность.

Текстиль с перестраивающимися противоположными поверхностными свойствами (водо-, маслоотталкивающие, смачиваемость) в зависимости от условий эксплуатации (атмосферное воздействие, стирка и др.) достигается за счет полимеров специальной структуры, ориентирующихся на поверхности текстиля неполярными гидрофобными или полярными гидрофильными группами. Другое решение – создание на поверхности волокон наношероховатостей из гидрофобных или гидрофильных полимеров. Способность текстиля отталкивать воду и масла и дышать (управление транспортом паров и капель воды) достигается использованием мембранной технологии.

Создание комфортного климата в пододежном пространстве:

- Использование для покрытия текстиля полимеров с памятью формы или изменяющих фазовые состояние;

- Одежда из дышащего текстиля 3D-структуры, состоящего из полислоев, выполняющих разные теплоизоляционные, воздухопроницаемые и водонепроницаемые функции.

Защитный (в широком смысле) текстиль.

Текстиль антибаллистический.

Нано- или нанонаполненные волокна и полимерные покрытия текстиля, изменяющие под действием сильных деформационных нагрузок фазовое состояние. Использование полимеров с жидкокристаллической структурой, изменяющих ее при сильных деформационных нагрузках. Использованием в силовых структурах, в экстремальном спорте.

Антимикробный текстиль.

- Использование наноразмерных биоцидов селективного действия по отношению к микроорганизмам (только к патогенным);

- Использование природных механизмов защиты от вредных микробов (бионика).

Медицинский текстиль.

- Нательное белье с сенсорными свойствами следит (мониторинг) за состоянием организма (температура, давление, пульс, содержание сахара в крови и др.) и передает в медицинский центр, откуда поступает рекомендация по использованию лекарств или команда о введении лекарства через кожу из текстиля (депо). Текстиль выступает в роли диагностического прибора и капельницы;

- Телемедицина на основе сенсорной одежды;

- Специальное лечебное белье, в которое вводятся различные лекарства, витамины, биологические активные препараты, добавки, контролируемо, по программе подающиеся в организм;

-Раневые покрытия, реализующие механизм инженерии тканей (восстановительная медицина), имитирующий природные механизм лечения ран;

-Широкий ассортимент имплантатов на текстильной основе различных органов (сосуды, сухожилия, мышцы, суставы, хрящи и др.);

- «Дышащая» одежда медперсонала безопасная по отношению к физиологическим жидкостям больных (гидрофобные и антимикробные);

- Внутрибольничный текстиль с антивирусными свойствами для профилактики госпитальной инфекции.

Защитный текстиль от различных видов радиации.

- От солнечной радиации (УФ-составляющая вызывает рак кожи) с помощью эффективных частиц УФ-абсорберов наноразмеров (краситель, TiO2 и др.);

- От α-, γ- и рентгеновских лучей (самая трудная, но важная проблема при авариях на АЭС) с помощью введенных в текстиле «ловушек» излучения (соединения тяжелых металлов, специальные полимеры).

Защита от химических вредных веществ.

Введение детоксикаторов (ловушек – дендримеры, циклодекстрины) вредных токсичных веществ в структуру волокна или фиксация их на поверхности текстиля; многослойный 3D текстиль.

Коммуникационный, Е-текстиль.

Одежда выполняет роль многофункционального компьютера, связанного с внешними приемниками и передатчиками (глобальная связь через Интернет, ориентация на местности и др.). В структуру волокон, ткани, одежды встроены датчики, актуаторы, антенны, различные гаджеты, дисплеи и т.д.

Камуфляжные (маскировочные) ткани и одежда.

- Маскировка в дневное время путем имитации окраски окружающей местности (зелень, пустыня, снег) с помощью окраски, изменяющей цвет по программе (электрохромные красители);

- Маскировка в ночное время по отношению к приборам ночного видения (специальные красители с определенным спектром поглощения в ИК-области).

Огнезащищенный текстиль.

- Использование новых термо- и огнестойких волокнообразующих полимеров для производства волокон;

- Использование углеродных нановолокон;

- Введение в текстиль наноразмерных антипиренов;

- Введение в текстиль наноразмерных антипиренов.

Обувь нового поколения.

- Эргономическая обувь, учитывающая физиологические особенности нижних конечностей и опорного аппарата человека. «Умная» обувь, изменяющая свой объемный профиль;

- Специальная обувь для верхолазов и альпинистов на основе механизма мгновенного прилипания и отлипания, как у ящерицы геккона (бионика);

- Специальная обувь, обработанная наноразмерными биоцидами;

- «Умная» спортивная обувь фиксирующая пробег.

Заключение

Все вышеперечисленные прогнозы, касающиеся волокон, текстиля, одежды и обуви, как и прогнозы более общего характера и вытекающие из этого технологии и материалы будущего, имеют двойное назначение: цивильное и оборонительно-наступательное.

Это обычная взаимосвязь существует на протяжении всей истории человечества: колесо – обычный транспорт и боевая колесница; огонь для приготовления пищи и грозное оружие; атомная энергия – оружие массового поражения и энергетика, медицина; космос – боевые ракеты, спутники; нано-, био-, информационные технологии – боевой комплект одежды солдата, медицина, спорт, отдых и т.д.).

Эту многоадресность всех инноваций (технологии двойного назначения) не следует забывать нам – россиянам, беря пример с развитых и развивающихся стран.

Революционное и эволюционное развитие производства и потребления текстиля в форме обобщающей таблицы

Исходя из принципа сочетания революционного и эволюционного развития применительно к производству и потреблению текстиля (в широком смысле) автор попытался (судить читателю о пользе) свести в таблицу (табл. 4) все, что происходило с текстилем «От Адама и Евы» (согласно Ветхому Завету наши прородители одежды не использовали и срам прикрывали листочками) до настоящего времени и будет происходить в будущем (что-то сказано в предыдущей части).

Как можно будет увидеть развитие производства текстиля, как и других технологий происходит революционно-эволюционным путем, когда революционные открытия одного времени становятся со временем рутинными, обыденными и совершенствуются (эволюция) или совсем отвергаются, как тупиковые.

Таблица 4. Революционные и Эволюционные Технологии и Продукты в области производства текстиля. Хроника более чем за 10 тысяч лет (на памяти Г. Е. Кричевского)

Технологический уклад

Время и место

Технологии

Материалы

Характер

Вчера

Сегодня

Завтра

Рев

Эв

Рев

Эв

Рев

Эв

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Доиндустриальные уклады

Начало развития цивилизации Неолит ~10 тысяч лет до н.э.

Ближний и Дальний Восток, Южная Америка,

Греция, Рим, Египет

Одомашнивание животных

Шерстяные волокна всех видов. Войлок – предтеча нетканки

+

+

+

+

Генная инже-нерия

+

+

Освоение с/х культур хлопка, льна и других растительных волокон

Растительные волокна

+

+

+

Технология производства природных красителей и пигментов растительного и животного происхождения

Природные красители и пигменты

+

+

Ренес-санс

+

5-7 тысяч лет тому назад

Китай

II век до н.э.

Технология ручного прядения, ткачества, вязания, валяния

Пряжа, ткань, войлок, вязанные материалы;

Пенелопа за прялкой ждет Одиссея

+

+

+

Технология ручного сшивания

Каменные иглы, примитивная одежда

+

+

+

Технология производства натурального шелка

Натуральный шелк

+

+

+

Великий шелковый путь > 10 тысяч км.

Предтеча ВТО и глобализации

+

+

?

Доиндустриальные уклады

Средние века

Южная, Центральная и Серверная Европа

Перевод механический технологий древности (прядения, ткачество и др.) на частичную механизацию (механический и гидроприводы)

Повышение производительности труда

+

+

?

Механическая скоростная прялка Леонардо Да Винчи 1516 г.

Рецепты, книги

+

Алхимия – генератор новых химических технологий (беление, крашения, печать, аппретирование)

Повышение производительности в прядении

+

+

Колумб, а затем другие завоеватели, привез технологии производства х/б и шерстяных тканей

Технология колорирования

+

+

Профессиональное объединение (первое упоминание 1188 г., Англия)

Гильдии, союзы, цеха, первые стандарты качества

+

В. Лин изобрел трикотажную вязальную машину (Англия 1588 г.)

Новый ассортимент: чулки, носки, переход на фабричное производство

+

+

+

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

I-ый технологический уклад

1780-1830 гг. Англия, Франция, Германия

Совершенствование прядильного, ткацкого, печатного оборудования и оборудования для очистки хлопка (джин);

Совершенствование технологии беления (хлорированная вода)

Повышение производительности, переход от домашнего к промышленному производству, повышение качества продукции

+

+

?

1792-1805 гг. Франция

Жозеф-Мария Жаккард сконструировал многоцветный жаккардовый ткацкий станок с элементами программирования

Новый ассортимент тканей

+

+

?

1813 г. Англия

Машина для производства кружев

Переход на фабричное производство

Массовый новый ассортимент

+

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

II-ый технологический уклад

1830-1880 гг. Европа, США

Первая промышленная революция середина 19 века – начало 20 века

1830 г. Патент на кольцепрядильную машину Англия, Торп;

Новая продукция и фабричное производство;

+

1870 г. Патент на кругловязальную машину;

Новая продукция и фабричное производство;

+

+

1832 г. США Уолтер Хайт – швейная машинка

Новая продукция и фабричное производство;

+

+

1846 г. Исаак Зингер, Англия – швейная машинка

+

+

1844 г. Д. Мерсер, Англия – технология мерсеризации

Новое качество х/б тканей

+

+

1854 г. Перкин,

1856 г. Натансон – первые синтетические красители

Замена природных красителей

+

+

1869 г. Траббе и Либерман синтезировали ализарин

+

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1860 г. Черный анилин, Вильдштетер,

В. Карпов

Глубокий черный цвет. Предтеча токопроводящих полимеров и волокон с близким конъюгированным строением

+

+

1872 г. Эмигрант из Германии Levi Strauss выпустил на рынок первые джинсы

Революция в индустрии моды. Практически у каждого человека на земле есть джинсы и не одни

+

+

1872 г. Лауреат Нобелевской премии Adolf Bayer – идея композитов на основе волокон и термопластов (Германия)

Экспансия в технику

+

+

+

1877 г. Синтез индиго

Замена природного индиго

+

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

III-ый технологический уклад

1880-1930 гг. Европа, США, Россия, СССР

- Технология производства медно-аммиачного, гидратцеллюлозного, первого химического, искусственного волокна;

- 1890 г. Кросс, Беван - химизм (Англия);

Начало эры производства химических волокон

+

+

1882 г. Первые пластыри на текстильной основе

Начало современного медтекстиля

+

+

?

1890 г. Деслайена (Франция) патент на производство медноаммиачного волокна

Волокна пошли в технику

+

+

1893 г. Либби – первые стеклянные волокна;

1894 г. Кросс и Беван – первое ацетатное волокно;

Новый тип волокон

+

+

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1895 г. Кросс и Беван разработали вискозную технологию;

1895 г. Вертикальный варочный котел Прохорова

Повышение производительности

+

+

1900 г. Тесмер и др. синтезировали гидросульфит;

Суспензионный способ крашения кубовыми красителями (Акад. Ильинский)

Новая технология крашения кубовыми красителями;

Качество окраски

+

+

+

1907 г. Новый тип синтетических моющих средств

Революция во всех водных технологиях отделки

+

+

?

1920 г. Первые надувные подушки безопасности на текстильной основе (США)

Начало защиты человека на транспорте

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


1921 г. Основана Американская Ассоциация химиков текстильщиков и колористов

Стандартизация, образование

+

+

1928 г. Фирма ДюПон (США) начинает систематические исследования в области синтеза волокнообразующих полимеров

Основа для появления новых синтетических волокон

+

+

+

+

IV-ый технологический уклад

1930-1970 гг.

1935 г. ДюПон (США) найлон 6,6 – алифатический полиамид, Корозерс;

1937 г. Otto Bayer (Германия) синтез полиуретана;

1939 г. доктор Шлак (Германия) найлон-6

Широкий ассортимент изделий, где важна прочность к трению и на разрыв: шинный корд, спорт, одежда, добавка к шерсти и т.д.

+

+

?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1940 г. нетканка из хлопка и вискозного волокна (Англия)

Замещение тканных материалов

+

+

?

1950 г. ДюПон – акриловое волокно Орлон

Новый ассортимент

+

+

1953 г. Дюпон полиэфирное волокно Орлон

1954 г. Celenese Corp. (США) триацетатное волокно

1954 г. Активные проционные красители (Англия ICI); Т. Виккерстаф, Фон-Эльтц, М. Гекалин, Г.Е.Кричевский

Синтез ронгалита (Бацын, 1-ая СНФ)

Новая эра в колористике целлюлозных волокон;

Печать кубовыми красителями

+

+

1956 г. Активные ремазолевые красители, Германия

Новая эра в колористике целлюлозных волокон;

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1957 г. проф. Джупо Натта получил полиолефиновые пропиленовые волокна

Экспансия в технику и медицину

+

+

1957 г. J.Shivers – первые эластомерные волокна Лайкра (США)

Расширение ассортимен-та: трико-таж, спортивная медицина, одежда, техника

+

+

1950-1960 гг. Синтез и использование закрепителей ДЦУ и ДЦМ в СССР. Ф.И.Садов,

С.В. Ключирёв

Повышение качества окраски

+

1960 г. Технология переводной печати «Сублистатик»;

Теория колорирования,

Т. Виккерстаф,

Б.Н. Мельников,

Г.Е. Кричевский

Расширение ассортимента набивных тканей;

Совершенст-вование технологии

+

+

+

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1960 г. Полностью автоматизированная стиральная машина

Эмансипация женщин, экономия воды, энергии и СМС

+

+

?

1960-1980 гг. Неудачные попытки заменить водные технологии крашения на органические растворители

Это была заманчивая, но тупиковая идея, прежде всего, по экономической несостоятельности

-

-

-

-

-

-

V-ый технологический уклад

VI-ый технологический уклад

1970-2010 гг.

2010-2050 гг.

1970-1980 гг. Неудачные попытки заменить классическую мерсеризацию с конц. NaOH на мерсеризацию с жидким аммиаком

Это была заманчивая, но тупиковая идея, прежде всего, по экономической несостоятельности

-

-

-

-

-

-

1974 г. ДюПон – термостойкие арамидные волокна Kevlar, Nomex, СССР (ВНИИСВ) Волошина А.В.

Начало нового поколения сверхпрочных и термостойких волокон

+

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1960-1980 гг. Цикл исследований в области фотохимии красителей и их светостабилизации, Т. Giles, Г.Е.Кричевский,

А. Виг, Я. Гомбкете

Подходы к светостаблизации окраски. Фотодинамическая терапия онкологических заболеваний. Хромные красители

+

+

1970-2000 гг. Огнезащита текстиля с помощью антипиренов на основе фосфор-органики

Защитная одежда, домашний текстиль, текстиль в офисах, техника

+

+

?

1970-2000 гг. Инструментальная подгонка цвета под образец, А. Штерн, (Англия, Швейцария, СССР)

Использование IT-технологии, качество стандартизации окраски, повышение производительности

+

+

?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1970-2000 г. Материалы с памятью формы и на их основе «умный» текстиль

Защитная одежда, медицина

+

+

?

1970-2000 г. Материалы изменяющие свое фазовое состояние

Защитная одежда, медицина

+

+

1980-1990 гг. Разработка стандартов безопасности текстиля Экотекс-100 и 200 (Европа)

Производство экотекстиля, безопасность текстиля

+

+

?

1990-2000 гг. Компьютерная печать с помощью специальных плоттеров (Япония, США, Германия)

Расширение ассортимента набивных тканей, выпуск специального оборудования

+

+

?

2008 г. Управляемый змей (~160 м2) на основе текстиля (полиэтилен высокомолекулярный латексированный полиуретаном тянет корабль с грузом 16 тонн.

Экономия топлива на 10-35%

+

+

?

1978 г. Bob Gore (яхтсмен и химик) разработал мембранную технологию дышащего текстиля «Goretex»

Защитная комфортная одежда

+

+

?

2005-2010 г. 3D-сканирование (25 сек.) размеров тела для индивидуального пошива

Индивидуализация пошива

+

+

1970-20... гг. Волокна нового поколения, сверхпрочные и термостойкие (США, Япония, СССР)

Техника, защитная одежда

+

+

+

1990-20… гг. Генная и инженерная бионика в текстиле: энзимные технологии; паучий шелк, эффект Лотоса (гидрофобизация)

Новые технологии, новые материалы

+

+

+

1990-20… гг. Нано- и IT-технологии в «умном» текстиле

NBIC-технологии в текстиле

Технологии двойного назначения, защитная одежда, солдатский боевой комплект, техника, спорт, медицина

+

+

+


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1990-20.. гг. Создание депо-материалов на основе текстиля, содержащего лекарства, косметику, сорбирующие неприятные запахи с использованием циклодекстрина, дендримеров и др.

Медицина, домашний текстиль

+

+

?

1990-20.. гг. Широкий ассортимент имплантов на текстильной основе

Сосуды, хрящи, сухожилия, репаративная медицина

+

+

?

Далее прогнозы не делаю, самому страшно! 

Выводы по таблице 4.

- Как и во всех областях деятельности человека и в производстве текстиля развитие идет по революционно-эволюционному пути. При этом революционные технологии переходят со временем в традиционные или отмирают (нерастворимые азокрасители), как тупиковые, а ингда снова возвращаются (черный анилин) в новом качестве.

- Научно-технический прогресс берет свое начало в Западной Европе (эпоха Возрождения и первая промышленная революция, Россия догоняет).

- С середины 20-го века лидерами в инновациях и производстве считаются США и другие страны «золотого миллиарда».

- Производство текстиля всегда является объектом приложения самых последних достижений науки и техники.

- Производство и потребление текстиля все больше смещается от традиционного к техническому (~ 35%).

- Технологии двойного назначения (война-мир) становятся наиболее разрабатываемыми.

- Во все времена производство текстиля является одной из важнейших социально значимых технологий.

- Все большее значение приобретает производство текстиля гуманитарного назначения (медицина, защита в широком смысле, спорт и др.).

- К сожалению, Россия (на различных стадиях своего государственного развития) не внесла существенного вклада в развитие науки и технологии производства текстиля. Имеются отдельные вкрапления частного характера.

- В качестве основного производителя текстиля и одежды в мире становится Китай.

Эта статья написана для любознательных, активных молодых людей с целью показать им, что в жизни, мире имеется множество интересных проблем, решение которых требует их участия.


Рекомендуемая литература.

1. Roco M.C., Bainbridge W.S. (Eds.). Converging Technologies for Improving Human Performance: NBIC. Arlington, 2004.

2. Баксанский О.Е. Когнитивные репрезентации: обыденные, социальные, научные. - М., 2009.

3. Roco M.C., Bainbridge W.S. (Eds.). Convergence of Knowledge, Technology and Society: Beyond NBIC . Springer, 2013.

4. Кричевский Г. Е. Нано-, био-, химические технологии и производство нового поколения волокон, текстиля и одежды. Издание первое. — М.: 2011. - 528 с.

5. Кричевский Г.Е. Всё или почти всё о текстиле. Т 1. История, настоящее, прорыв в будущее. - М.: ИПЦ «Маска», 2013. – с. 240.

6. Кричевский Г.Е. Всё или почти всё о текстиле. Т 2. Функционирование текстильного комплекса. - М.: ИПЦ «Маска», 2013. – с. 192.

7. Кричевский Г.Е. Всё или почти всё о текстиле. Т 3. Технический, защитный и медицинский текстиль и одежда. - М.: ИПЦ «Маска», 2014. – с. 400.

8. Кричевский Г. Е. Хронология прогнозов будущих революционных событий в области производства волокон, текстиля и одежды. Порталhttp://www.rusnor.org/pubs/reviews/7062.htm

9. Terebile and Protection. Edited by R.A. Scott. Woodheed Publ. Oxford, 2010.

10. КричевскийГ.Е. Телемедицина. Умный, интерактивный, многофункциональный текстиль. Портал НОР. 14.08.2012. (http://www.rusnor.org/pubs/articles/8164.htm)

11. Кричевский Г.Е. «Умный», «интеллектуальный» текстиль и одежда. Учимся у природы! 12.07.2012. (http://www.rusnor.org/pubs/reviews/8077.htm)

12. Г.Е.Кричевский. Волокна прошлого, настоящего и будущего. Выбор пути – не простая задача. 27.01.2012 г.(http://www.rusnor.org/pubs/articles/7509.htm)

13. Г. Е. Кричевский. Технологии двойного назначения в производстве комплекта одежды солдата 21-го века и изделий гражданского назначения. -Росс.хим.журнал, т.LVN3, 2011 г. - с. 67-72.

14. С. Лем. «Сумма технологий». - М.: Мир, 1968. 


Комментарии:

Редактировать Цитировать Имя
Равиль Тулумбаев, 03.05.2014 17:38:50
Многоуважаемый профессор Герман Евсеевич, искренне благодарен Вам за интересную и полезную работу!
http://www.nanonewsnet.ru/persons/Krichevskij