Znajdź zawartość

Aluminium jak lekki metal ma wiele zalet, ale z wytrzymałością się nie kojarzy. Tym bardziej, jeśli nadamy mu strukturę gąbki. Ale pozory mylą, z odpowiednią domieszką aluminium okazuje się wystarczająco mocne, aby zastąpić stal w konstrukcji statków morskich. Technologię opracowali niemieccy naukowcy z Fraunhofer Institute w Chemnitz. Mieszanina sproszkowanego aluminium i wodorku tytanu tworzy materiał, który pod wpływem ciepła rośnie, przybierając strukturę gąbki, a zarazem nabierając wytrzymałości i sztywności. Kolejna jego cecha to sposób, w jaki potrafi łączyć się z innymi metalami, która pozwoliła stworzyć warstwowy materiał, idealny do budowy kadłubów statków. Mieszanina sproszkowanego aluminium i wodorku tytanu jest prasowana, a następnie umieszczana pomiędzy dwiema stalowymi płytami. Po poddaniu całości temperaturze powyżej 650º C aluminium pęcznieje i tworzy całość ze stalowymi płytami bez używania żadnych środków łączących. Taki materiał jest o trzydzieści procent lżejszy od stali i wystarczająco mocny, aby zbudowane z niego statki mogły pływać nawet po morzach północnych i wytrzymywać nacisk kry. We współpracy z fińskim kapitanem, Veikko Hintsanenem powstał już pierwszy statek z kadłubem wykonanym z nowego materiału. „Bioship 1", jak został nazwany, ma być rewolucją w fińskim transporcie wodnym. Lżejszy o 30 procent kadłub oznacza bowiem możliwość zwiększenia użytecznego ładunku, rzadsze rejsy, mniejsze zużycie paliwa i wreszcie mniejszą emisję spalin. Bioship 1 ponadto napędzany jest nie olejem, lecz ciekłym gazem (LNG), co likwiduje ryzyko zanieczyszczenia środowiska w przypadku katastrofy.

Irytujące działanie odblasków światła poznał każdy, kto musiał pracować na komputerze w słońcu, albo źle ustawionym oświetleniu. Szczęśliwi posiadacze matowych matryc w laptopach są grupą nieliczną, a przecież im także zdarza się męczyć z odbitym od ekranu światłem. Refleksy, czyli odbicia świetlne to jednak kłopot nie tylko dla posiadaczy komputerów. Mogą być one zmorą wszędzie tam, gdzie stosuje się optykę: okulary, lunety, aparaty fotograficzne i wszędzie tam, gdzie są jakiekolwiek szyby. Powłoki antyrefleksyjne są dość drogie - dlatego producenci laptopów niechętnie je stosują - i pogarszają optyczne właściwości. Być może jednak pojawi się w tej dziedzinie przełom - dzięki naukowcom ze znanego niemieckiego Instytutu Fraunhofera. Opracowany przez nich nanofiltr będzie mógł być stosowany na wyświetlaczach, czy szkle okularów. Miejsc i chętnych do wdrożenia nie zabraknie, bo warstwa grubości rzędu nanometrów pozwala na niemal całkowitą eliminację odbić i odbłysków. Co więcej, produkcja z wykorzystaniem nowego wynalazku będzie bardzo tania w porównaniu z dotychczas stosowanymi filtrami. Dziś trzeba takie filtry nakładać w oddzielnym kroku technologicznym, nowe są w prosty sposób aplikowane na polimerowe powierzchnie podczas ich odlewania. Nowe filtry w wersji hybrydowej będą ponadto odporne na zadrapania i łatwe do czyszczenia. Brzmi jak bajka? Kto wymyślił taką cudowną powierzchnię? Sama natura, która obdarzyła nią... ćmy. A dokładniej ćmie oczy. Ćmy już wcześniej były znane jako mistrzynie kamuflażu: ich futerko pochłania ultradźwięki, dzięki czemu mogą ukrywać się przed polującymi na nie nietoperzami. Ćmy, zupełnie jak nowoczesne bombowce, są „niewykrywalne". Ale nie tylko nietoperze polują na ćmy. Inne drapieżniki potrafią lokalizować owady w ciemnościach dzięki rozbłyskom światła na ich fasetkowych oczach. Ćmy w drodze ewolucji poradziły sobie i z tym. Powierzchnię ich oka pokrywają mikroskopijne, chaotyczne zniekształcenia mniejsze od długości fali światła. Ich struktura tworzy łagodne przejście między załamującymi światło ośrodkami: powietrzem a rogówką oka. Oczy innych owadów odbijają światło, podczas gdy oczy ciem nie, pozostają doskonale matowe. I właśnie oko ćmy było wzorem i prototypem dla inżynierów Instytutu Mechaniki i Materiałów Fraunhofera we Freiburgu (Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM in Freiburg). Opracowali oni twardą powierzchnię, odtwarzającą optyczne właściwości ćmiego oka. Tworzy się ją w matrycach odlewniczych, dzięki czemu odlewane z polimeru elementy kopiują miniaturowy wzór - którego grubość wynosi około jednej tysięcznej milimetra - bez dodatkowych zabiegów technologicznych, co redukuje czas i koszty praktycznie do zera. Niemieckim inżynierom udało się również zlikwidować inną wadę dotychczasowych powłok antyrefleksyjnych: delikatność i wrażliwość na zarysowania. Nowe powierzchnie są odporne i nieścieralne. Uzyskuje się to również w prosty sposób, poprzez oblanie wtrysku bardzo cienką warstwą organicznej substancji, wytwarzanej z poliuretanu. Poliuretanowa nanowarstwa odtwarza strukturę warstwy antyrefleksyjnej, zachowując jej własności, a dodając odporność na zarysowania. Trwa już współpraca z przedstawicielami przemysłu, mająca wdrożenie wynalazku do produkcji.

Wykorzystanie energii słonecznej kojarzy się głównie z generowaniem prądu elektrycznego za pomocą ogniw fotoelektrycznych. Trochę mniej z bezpośrednim wykorzystaniem ciepła słonecznego do ogrzewania. A co z wykorzystaniem ciepła słonecznego do chłodzenia? Moment, że jak? Nie, to nie pomyłka. Chociaż brzmi to niczym sprzeczność, ciepło promieniowania słonecznego może być wykorzystane do zasilania układu chłodzącego. Bez pośrednictwa energii elektrycznej, naturalnie, bo to nie byłoby nic nowego. Zasilane słońcem układy chłodzące opracowali inżynierowie z niemieckiego Instytutu Fraunhofera. Prototypowe instalacje już działają w Tunezji I Maroko, chłodząc szybko psujące się produkty żywnościowe, mleko, wodę i... wino. Projekt MEDISCO (MEDiterranean food and agro Industry applications of Solar COoling technologies), sfinansowany przez Komisję Europejską, powstał jako efekt współpracy wielu europejskich firm, agencji i uniwersytetów, między innymi Solar Energy Systems ISE we Freiburgu i Politechniki w Milano. Jak to działa? Mniej więcej tak, jak domowa lodówka, ale zamiast energii elektrycznej używa się ciepła słonecznego. Światło słoneczne jest zbierane za pomocą luster i kierowane na absorber, który podgrzewa wodę do temperatury powyżej 200° Celsjusza. Wysoka temperatura napędza absorpcyjny agregat chłodzący. Medium chłodniczym jest mieszanina wody z glikolem, która nie zamarza w niskich temperaturach, gromadzi się ona w zbiornikach, a następnie jest pompowana przez wymiennik ciepła, który chłodzi cysternę z mlekiem. Dla wina stosowany jest zmodyfikowany system, w którym chłodziwo przepływa przez rury biegnące wewnątrz zbiorników. Projekt doskonale będzie się sprawdzał w krajach, które mają pod dostatkiem energii słonecznej i na terenach mało cywilizowanych, gdzie brakuje źródeł wody i energii elektrycznej. Jest przyjazny dla środowiska i redukuje ilość zużywanej energii elektrycznej do minimum. Im większe nasłonecznienie - czyli wyższa temperatura powietrza - tym system chłodzi intensywniej, czyli działa właśnie wtedy, kiedy potrzeba. MEDISCO jest na razie projektem pokazowym, niegotowym do komercyjnych zastosowań. Autorzy są jednak pewni, że w niedługiej przyszłości będzie można go stosować w gospodarstwach rolniczych, czy przemyśle, na przykład chemicznym, czy kosmetycznym.

Niemieccy badacze stworzyli detektor zdolny do rozróżniania komórek różnych typów na podstawie charakterystycznych parametrów ich sposobu poruszania. Urządzenie, będące obecnie w fazie testów, ma szansę stać się przydatnym narzędziem m.in. dla biologów molekularnych oraz specjalistów z zakresu diagnostyki medycznej. Sensor, stworzony przez specjalistów z niemieckich uniwersytetów w Jenie i Bremie, działa w oparciu o obserwację interakcji badanych komórek ze specjalnie przygotowanym podłożem. Składa się ono z mikroskopijnych kolumienek, wykonanych z elastycznego tworzywa sztucznego, poliuretanu. Jest ono stale monitorowane przez kamerę o wysokiej rozdzielczości, która analizuje zachowanie poszczególnych elementów podłoża podczas "kroczenia" badanych komórek po jego powierzchni. Ze względu na wysoką elastyczność kolumienek, odchylają się one przy przesuwaniu się komórek, a stopień odchylenia pozwala zidentyfikować rodzaj komórek, które zostały umieszczone w komorze. Proces tworzenia detektora jest wspaniałym przykładem współpracy technologii z nauką. Badacze z dwóch niemieckich uczelni stworzyli go wspólnie ze specjalistami z słynnego Instytutu Fraunhofera, znanego m.in. z opracowania formatu MP3. Projekt został doceniony przez Unię Europejską, która wsparła badaczy kwotą dwustu pięćdziesięciu tysięcy euro. Stworzone dzięki kooperacji urządzenie może stać się istotnym narzędziem zarówno dla naukowców, jak i dla analityków medycznych - możliwość identyfikacji komórek w badanej próbce ma fundamentalne znaczenie w licznych typach badań. Pierwszy w pełni gotowy do użycia prototyp sensora, który nazwano "Cellforce" (ang. siła komórki), powinien zostać wyprodukowany w czasie poniżej jednego roku. Czy i kiedy wejdzie do powszechnego zastosowania, dowiemy się zapewne niewiele później. * Ze względu na prawa autorskie, zdjęcia komórek poddawanych badaniu nie mogły zostać umieszczone na naszych stronach. Fotografie dostępne są pod adresem http://www.fraunhofer.de

Naukowcy opracowali nowy sposób na wyciszenie pomieszczeń w budynkach, znajdujących się przy hałaśliwych ulicach, lotniskach czy zakładach przemysłowych. Głównym problemem są w nich szyby, które działają jak membrany i drgając przenoszą do środka dźwięki z wewnątrz. Dotychczas próbowano temu problemowi zaradzić zwiększając dwu- lub trzykrotnie grubość szyb. Takie działanie znacznie jednak podnosi koszt budowy. Thilo Bein i jego zespół z Fraunhofer Institute w Darmastadt wpadli na zupełnie inny pomysł. Użyli materiału piezoelektrycznego, który pod wpływem prądu działa jednocześnie jak czujnik i generator wibracji. Materiał ten może być przezroczysty, więc można go połączyć ze szkłem. Wbudowany w szybę materiał piezoelektryczny mógłby być połączony następnie z komputerem. Gdy fale dźwiękowe docierają z zewnątrz do szyby, materiał piezoelektryczny przekazuje je do komputera, który dokonuje błyskawicznej analizy i wysyła z powrotem dane, wzbudzające materiał piezoelektryczny do drgań o takiej częstotliwości, która nakłada się na zewnętrzne fale dźwiękowe i je tłumi. Laboratoryjne eksperymenty wykazały, że w ten sposób można aż o 50% zredukować dźwięk o głośności 90-100 decybeli. Sami uczeni jednak przestrzegają, że do rynkowego debiutu ich systemu droga jeszcze daleka. Główną przeszkodą są, oczywiście, wysokie koszty zastosowania ich wynalazku. Poza tym nie uda się wyeliminować niektórych rodzajów hałasu. Trudno będzie również poradzić sobie z hałasem tam, gdzie rodzaj dźwięku ulega bardzo częstym zmianom. Komputer po prostu nie nadąży z analizą docierających sygnałów i przesyłaniem odpowiednich danych do materiału piezoelektrycznego. Bein i jego zespół rozpoczęli prace nad obniżeniem kosztów i poprawieniem działania systemu.

W ciągu ostatnich kilku lat często słyszeliśmy o kłopotach z bateriami, które zapalały się czy wybuchały niszcząc sprzęt elektroniczny oraz raniąc użytkowników. Niemieccy naukowcy znaleźli rozwiązanie tego typu problemów. Akademicy z Fraunhofer Institute opracowali baterię litowo-jonową, w której płynny palny elektrolit zastąpiono polimerowym niepalnym. To znacznie zwiększa bezpieczeństwo baterii litowo jonowych. Co więcej, jako że zastosowaliśmy substancję stałą, znika problem cieknących baterii - mówi doktor Kai-Christian Möller, szef zespołu badawczego. Do produkcji nowych baterii wykorzystano stworzony we Fraunhofer Institute hybrydowy (organiczno-nieorganiczny) polimer o nazwie Ormocer. To bardzo elastyczna substancja, którą można dostosować do własnych celów. Zwykle w przypadku polimeru, im jest on bardziej sztywny, tym słabiej przewodzi prąd. Właściwościami Ormocenu można jednak manipulować, właśnie dzięki temu, że jest materiałem hybrydowym. Co prawda prototypowa bateria litowo-jonowa ze stałym elektrolitem już istnieje, jednak na rynek trafi ona za trzy do pięciu lat.

Być może już za kilka lat chirurdzy zrezygnują z zakładania szwów na rzecz klejenia tkanek. Pomysły na to, jak wprowadzić zamiar w życie, naukowcy zaczerpnęli od małży, które potrafią przywierać zarówno do porowatych, jak i gładkich powierzchni. Wtedy przeszczepiane serce czy nerkę można by przykleić do tkanek biorcy, a miejsce połączenia utwardzić promieniowaniem ultrafioletowym. Po 30 sekundach procedura byłaby zakończona. Dr Klaus Rischka, chemik z Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Applied Materials Research (IFAM), jest przekonany, że niedługo idea ta stanie się czymś więcej niż tylko nagrodzonym projektem. Już wkrótce klej zostanie wykorzystany do zamocowania tytanowego implantu stomatologicznego. Obecnie implanty zębów są mocowane w kościach szczęki bez kleju. Wskutek tego między dziąsłem a metalem często pozostaje szczelina, w którą mogą wnikać bakterie. Wtedy rozwija się stan zapalny. Klej, który na stałe połączyłby implanty z dziąsłem, stanowiłby skuteczną barierę. Zwykłe produkty nie nadają się do tego celu, ponieważ z czasem by się rozpuściły. Naukowcy z IFAM zidentyfikowali substancję, która pozwala małżom na trwałe przyczepianie się do zanurzonych w wodzie obiektów. Siłę wiązania klej zawdzięcza pewnemu białku. Chemikom udało się je odtworzyć w warunkach laboratoryjnych. Rozwiązanie wykorzystano już do codziennych napraw, przeprowadzanych przez załogę obsługującą loty Europejskiej Agencji Kosmicznej. Zastosowania medyczne wymagają dodatku białka wzrostu, które może zostać wyprodukowane dzięki syntezie peptydów na fazie stałej. Miałoby ono stymulować wzrost tkanek gospodarza; związałyby się one jak najbliżej z wprowadzanym do organizmu ciałem obcym. Do opisanego wyżej duetu trzeba jeszcze dołączyć trzeci element: polimerowy nośnik. Naukowcy szacują, że dwa lata zajmą prace przygotowawcze do prób klinicznych. Potem potrzeba kolejnych 5-10 lat na testy.

W tubce po paście, butelce po keczupie, płynie do mycia zawsze pozostaje część zawartości, której nie można już wycisnąć. Naukowcy z Fraunhofer Institute opracowali powłokę, która zapobiega przylepianiu się zawartości do opakowania i zapewnia w ten sposób spore oszczędności. Ocenia się, że średnio w plastikowym opakowniu pozostaje nawet 20% jego pierwotnej zawartości. To spory kłopot nie tylko dla konsumenta, ale także dla firm zajmujących się recyklingiem. Opakowanie przed przetworzeniem powinno być bowiem oczyszczone. Naukowcy z Fraunhofer Institute i innych jednostek badawczych wynaleźli specjalną powłokę do opakowań, która pozwoli ograniczyć co najmniej o połowę osadzanie się resztek. Od środka różnego rodzaju pojemniki mają być pokryte cieniutką warstewką o grubości 20 nanometrów, pochodzącą z plazmy używanej do wytwarzania lamp fluorescencyjnych. Wsadzamy plastiki do komory próźniowej. Następnie wprowadzamy tam gazy i podpalamy je za pomocą napięcia elektrycznego. W ten sposób na powierzchni opakowania możemy wytworzyć różne powłoki, które mają różne właściwości, zależnie od proporcji elektronów, jonów, neutronów i protonów w mieszance gazów – mówi doktor Michaela Müller. Obecnie badana jest trwałość nowego tworzywa – odporność na działania mechaniczne, różnice temperatur, reakcje na środowisko kwasowe i zasadowe etc. Jeśli testy się powiodą, nowe ekonomiczne opakowania pojawią się na rynku za około dwa do trzech lat. Tymczasem pierwsza publiczna demonstracja wynalazku spodziewana jest na targach K2007 w Dusseldorfie, które odbędą się w dniach 24-31 października.

Sąd w San Diego zdecydował, że Microsoft ma zapłacić 1,52 miliarda dolarów za naruszenie dwóch patentów należących do firmy Alcatel-Lucent związanych z MP3. To pierwszy z sześciu pozwów o naruszenie patentów, które francuska firma złożyła przeciwko koncernowi Gatesa. Alcatel-Lucent twierdzi, że Microsoft nielegalnie wykorzystał jego technologię w Windows Media Playerze. Przedstawiciele giganta bronią się mówiąc, że kupili licencję na technologię MP3 od Fraunhofer Institute. Uważamy, że wyrok nie ma podstaw prawnych i oparcia w faktach – stwierdził Tom Burt, główny prawnik Microsoftu. Naszym zdaniem, zgodnie z wszelkimi zasadami uzyskaliśmy licencję na MP3 od właściciela prawd do niej – Fraunhofer Institure. Wysokość kary wydaje się tym bardziej kuriozalna, jeśli weźmie się pod uwagę fakt, że zapłaciliśmy Fraunhoferowi 16 milionów dolarów – dodaje. Sprawa ciągnie się od 2003 roku, kiedy to Lucent pozwał Della i Gatewaya o naruszenie swoich 15 patentów. Microsoft zgodził się, że zastąpi przed sądem obie te firmy, gdyż patenty były wykorzystywane w jego systemie operacyjnym. Microsoft nie jest jedyną firmą, które kupiła od Instytutu Fraunhofera prawa do MP3. Klientami Instytutu są też m.in. Intel, Apple i Texas Instruments. W listopadzie 2006 roku Alcatel-Lucent wystąpił do sądu po raz kolejny, oskarżając Microsoft o naruszenie siedmiu patentów mających związek z obrazem wideo. Prawdopodobnie pozew dotyczy technologii wykorzystanych w Xboksie 360.