Технические преимущества материала на основе недорогих углеродных волокон из лигнина для корпусов беспилотников, применяемых при аварийно-спасательных работах:
1. Широкая сырьевая база, низкая стоимость, а также соответствие требованиям низкобюджетного производства.
Лигнин является одним из основных компонентов клеточных стенок растений. Он представляет собой возобновляемый биомассовый ресурс, который широко представлен в природных запасах. Лигнин главным образом поступает из черной щелочи целлюлозного производства, сельскохозяйственной соломы, древесных отходов и других побочных продуктов промышленности. Он доступен и обладает низкой стоимостью. По сравнению с традиционными сырьевыми материалами, применяемыми при производстве углеродного волокна, такими как полиакрилонитрил (PAN), использование лигнина позволяет значительно снизить затраты на сырье. Это особенно актуально для применения в спасательных ситуациях, где важны низкая себестоимость и возможность массового производства. Применение лигнина позволяет преодолеть барьеры, связанные с высокой стоимостью традиционных материалов и ограниченностью их применения в спасательном оборудовании.
2. Отличные механические свойства и легкость, а также соответствие требованиям спасательного оборудования.
Углеродные волокна на основе лигнина, прошедшие специальную технологическую обработку, обладают высокой удельной прочностью и модулем упругости. Их прочность на растяжение и модуль упругости близки к показателям традиционных волокон из полиакрилонитрила, при этом они имеют меньшую плотность. Легкость беспилотников с корпусом из данного материала обеспечивает увеличение продолжительности полета и маневренность беспилотников, что особенно важно в условиях сложного рельефа местности, который, например, может сформироваться при землетрясениях или наводнениях. Высокая прочность материала обеспечивает устойчивость конструкции при столкновениях, воздействии воздушных потоков и других неблагоприятных условиях, снижает риск повреждения оборудования, повышая шансы на успешное выполнение спасательной операции.
3. Уникальный модификационный и композиционный потенциал, повышенная функциональность.
В молекулярной структуре лигнина содержатся такие активные функциональные группы, как гидроксильные и метоксильные, благодаря чему возможно проведение химической модификации или композитирования для дальнейшего улучшения свойств материала. Например, введение наноуровневых усиливающих фаз (таких как графен, наноглина) или функциональных добавок (таких как антипирены, УФ-стабилизаторы) может придать материалу корпуса такие свойства, как огнестойкость, устойчивость к старению и коррозионная стойкость. В условиях высокой температуры при тушении пожаров или при спасательных работах в химически загрязненной среде, материал сохраняет стабильные характеристики и увеличивает срок службы беспилотника. При проведении спасательных операций на море или в условиях повышенной влажности его коррозионная стойкость предотвращает разрушение корпуса из-за воздействия морской воды.
4. Экологически чистое производство и соответствие принципам устойчивого развития
Производственный процесс углеродного волокна на основе лигнина может сочетаться с использованием экологичных растворителей (например, ионных жидкостей) и энергоэффективных методов карбонизации, что позволяет уменьшить использование агрессивных химикатов (кислот, щелочей) и снизить энергозатраты, характерные для традиционного производства углеродного волокна. Кроме того, лигнин является биологическим материалом, по причине чего изготовленные из него беспилотные корпуса могут быть подвергнуты биологическому разложению или переработке после использования, что соответствует экологическим требованиям по утилизации аварийного оборудования и предотвращает вторичное загрязнение окружающей среды.
5. Высокая технологическая совместимость, масштабное производство и оперативное экстренное изготовление.
Углеродное волокно на основе лигнина может производиться с использованием различных технологий, таких как растворовое или плавильное прядение. Данный материал обладает высокой совместимостью с традиционными технологиями формования композитных материалов корпусов беспилотников (например, пресс-формование, литьевое прессование смолы). Это исключает необходимость масштабной модернизации существующих производственных линий и позволяет оперативно наладить промышленное серийное производство. В условиях чрезвычайных спасательных ситуаций можно доступность лигнина и высокая эффективность производственного процесса позволяет в кратчайшие сроки наладить массовое производство материалов для корпусов беспилотников. Это обеспечивает оперативное пополнение запасов аварийно-спасательного оборудования, а также технологические преимущества в рамках концепции, подразумевающей быстрое реагирование и высокую производственную эффективность.
6. Устойчивость к внешним климатическим факторам и адаптивность к окружающей среде, а также расширение областей применения в спасательных операциях.
После нанесения защитного покрытия или поверхностной модификации углеродное волокно на основе лигнина приобретает отличную устойчивость к высоким и низким температурам, ультрафиолетовому излучению и влажности. Это позволяет ему сохранять стабильные механические и функциональные характеристики даже в экстремальных климатических условиях (сильные морозы, жара, высокая влажность).
Беспилотники, изготовленные из данного материала, могут эффективно выполнять задачи, независимо от того, проводятся ли поисково-спасательные операции на заснеженных плато в горах или при наводнениях в тропических лесах. Это позволяет расширять возможности проведения спасательных операций и повышать способность оборудования адаптироваться к различным условиям окружающей среды.

Спасательные операции во время стихийных бедствий:
В результате землетрясений, наводнений, оползней и других серьезных стихийных бедствий, как правило, в пострадавших районах формируется сложный рельеф. Нередко в таких районах присутствует значительное разрушение дорог. Все это затрудняет быстрое проникновение спасательных служб в зону бедствия. В таких условиях беспилотники, обладающими корпусами, созданными из данного материала, благодаря своей легкости, маневренности, прочности и долговечности могут оперативно прибыть на место проведения спасательных операций. Такие беспилотники способны нести оборудование для высококачественной видеосъемки и оперативно проводить разведку на больших площадях, предоставляя руководству спасательной операции детальное изображение зоны бедствия в реальном времени: масштабы разрушений, местонахождение пострадавших, состояние дорог и другую важную информацию. Это помогает точно планировать маршруты и разрабатывать спасательные мероприятия. В условиях наводнения такие беспилотники могут также доставлять спасательные средства, осуществлять точный сброс необходимых предметов в районе нахождения пострадавших, обеспечивать выживание людей, значительно повышая эффективность спасательных мероприятий и снижая число жертв.
Противопожарные операции:
Во время возникновения пожара ситуация на месте чрезвычайно быстро меняется, что делает такие операции по устранению пожара крайне опасными. В таких условиях традиционные методы разведки местности достаточно ограничены. Беспилотники с корпусом, изготовленным из недорогих углеродных волокон, обладают отличной термостойкостью и ударопрочностью, что позволяет им проникать непосредственно в зону возгорания. Такие беспилотники могут быть оснащены тепловизорами и другим специализированным оборудованием, позволяющим точно определять очаги возгорания и помогать пожарным понять направление распространения огня для более эффективного распределения сил. Кроме того, они способны работать в условиях высоких температур и сильного задымления, предоставляя руководству спасательных операций непрерывную информацию с места событий. Это позволяет своевременно корректировать планы тушения пожара. Помимо этого, такие беспилотники могут быть оснащены небольшими средствами тушения огня и использоваться для локализации начальных очагов пожара, выигрывая время для развертывания масштабных сил по устранению пожаров.
Поисково-спасательные операции на открытой местности:
Поисковые операции представляют собой крайне сложную задачу в тех случаях, когда требуется обнаружение и спасение людей в горах, лесах и других труднодоступных районах. Углеродные волокна, использующиеся в конструкции корпуса беспилотников, обеспечивают достаточную продолжительность полета и высокую степень маневренности. Такие беспилотники могут длительное время патрулировать над обширными участками, используя высокоточные радары и оптическое оборудование для сканирования сложной местности. Даже в гористой или заросшей растительностью местности они способны гибко перемещаться и быстро обнаруживать следы пропавших людей, существенно сокращая время и силы спасателей на поиски и повышая шансы на эвакуацию.
Реагирование на чрезвычайные ситуации в области общественного здравоохранения:
Во время вспышек инфекционных заболеваний и других чрезвычайных ситуаций в сфере общественного здравоохранения требуется мониторинг и доставка материалов на обширных территориях. Беспилотники с корпусами из представленного материала, действуя в рамках концепции экономики малых высот, могут нести оборудование для дезинфекции и проводить обработку общественных мест и улиц на больших площадях, снижая риск распространения вирусов. Кроме того, они могут выполнять задачи по быстрой доставке медицинских материалов и препаратов, точно доставляя необходимые медикаменты, тест-системы и другие средства в отдаленные или изолированные районы, а также обеспечивая бесперебойную работу медицинских служб.