10 technische Konzepte, über die man 2010 sprechen sollte
Anthropomimetik Der neue Roboter hat ein Skelett aus thermoplastischem Polymer, Servos, die zu jedem Muskel passen, und mehrere Kabel, um Sehnen zu ersetzen. Der Zweck dieses Experiments ist es, einen humanoideren Roboter zu schaffen, der mit der Umgebung interagieren und auf ähnliche Weise auf Reize reagieren kann wie wir
Anthropomimetik
Einen Roboter wie einen Menschen aussehen zu lassen, ist eine einfache Aufgabe, aber wenn man hineinklettert, sieht man Kabelbäume, die nichts mit unserem Inneren zu tun haben. Eine Gruppe europäischer Forscher machte sich daran, diese Diskrepanz zu beseitigen. Ihr Prototyp-Roboter ist nach anthropomimetischen Prinzipien konstruiert, das heißt, er bildet, wo immer möglich, die Formen und Strukturen des menschlichen Körpers nach.
Kohlebrennstoffzelle
In den Augen der meisten Menschen ist Kohle ein schmutziger Brennstoff, und Brennstoffzellen werden mit Wasserstoff betrieben. Dieses Bild wird durch eine neue Generation direktwirkender Kohlebrennstoffzellen zerstört. Da die Wasserstofferzeugung ein relativ komplexer Prozess ist, wird Energie in diesen Zellen durch die elektrochemische Wechselwirkung zwischen Sauerstoff und Kohlenstaub gewonnen (andere Kohlenstoffquellen können verwendet werden – zum Beispiel Biomasse). Der Hauptvorteil dieser Idee ist die Energieerzeugung aus Kohlenstoff, ohne ihn zu verbrennen, was eine doppelte Effizienz im Vergleich zu einem herkömmlichen Kohlekraftwerk verspricht. Das kalifornische Unternehmen Direct Carbon Technology wird bereits 2010 eine Pilotanlage mit einer Leistung von 10 kW bauen, die mit Biomasse betrieben wird. In der Zwischenzeit verspricht Contained Energy aus Ohio, in naher Zukunft zu zeigen, wie eine gewöhnliche Glühbirne aus einer solchen Quelle leuchten wird. Für die Zukunft streben beide Unternehmen die Entwicklung modularer Brennstoffzellen an, die zu Blöcken kombiniert werden können, um kleine eigenständige Kraftwerke zu schaffen oder grüne Kapazitäten in bestehenden Anlagen aufzubauen.
Metabolomik
Seit fünf Jahren arbeiten Wissenschaftler der University of Alberta in Edmonton an einem globalen Projekt namens Human Metabolism. Es ist eine Datenbank mit 8.000 natürlichen Metaboliten (verschiedene, nicht sehr komplexe Moleküle, die an den chemischen Reaktionen des menschlichen Körpers beteiligt sind) sowie 1.450 Medikamenten, 1.900 Nahrungsergänzungsmitteln und 2.900 Toxinen, die in Blut- und Urintests gefunden wurden. Mit solch umfassenden Informationen kann der Forscher ein „Stoffwechselprofil“des Patienten erstellen und anhand eines einzigen Tropfens Blut oder Urin zur Analyse darauf schließen, dass der Patient beispielsweise Schokolade liebt oder kurz vor einer Gefahr steht Krankheit. Heutzutage erfordert eine solche Analyse den Einsatz hochentwickelter Geräte, die Millionen von Dollar kosten und nur großen Forschungslabors zur Verfügung stehen. Die erste Ausgabe dieser Datenbank wurde 2007 veröffentlicht und wird heute in kommerziellen Anwendungen wie dem Drogennachweis oder der Diagnose bestimmter Krankheiten weit verbreitet eingesetzt. Dank einer systematisierten Datenbank werden Analysen in der individualisierten Versorgung und medizinischen Beratung stark vereinfacht.
DNA-Origami
Bei C altech haben sie sich vor ein paar Jahren ein Puzzlespiel ausgedacht, bei dem sie mikroskopisch kleine Molekülketten aus der DNA nehmen und daraus verschiedene Muster hinzufügen. Im vergangenen Sommer kamen Wissenschaftler auf die Idee, dass auf bestimmte Weise gef altete genetische Fragmente als Grundlage für den Bau von Mikrosch altkreisen im Kleinstformat interpretiert werden können. Zusammen mit Forschern von IBM haben die kalifornischen Biologen gezeigt, dass sich Figuren aus DNA-Strängen (wie Dreiecke) sinnvoll auf einem Siliziumsubstrat anordnen lassen. Damit war es möglich, DNA-Fragmente als Referenzpunkte für elektronische Miniaturbauteile zu verwenden. Dadurch können Mikrochipelemente Größen in der Größenordnung von 6 nm erreichen. Dies ist eine sehr beachtliche Leistung, wenn man bedenkt, dass der moderne Standard 45 nm beträgt.
Osseointegration
Die ideale Prothese sollte genauso funktionieren wie eine echte Prothese. Eine neue Richtung, Osseointegration genannt, macht es möglich, eine Titanprothese mit dem lebenden Knochen eines Patienten zu verschmelzen. Das neue Verfahren wurde bereits an Zahnprothesen und Gesichtskunststoffen getestet. Jetzt wird an vollwertigen Prothesen gearbeitet. Im Jahr 2008 gelang es Tierärzten, einem Deutschen Schäferhund namens Cassidy eine Beinprothese anzupassen, und für 2010 sind an der University of North Carolina sechs ähnliche Operationen geplant, ebenfalls an Hunden. Auch eine Operation an einem Ozelot aus dem Zoo von North Carolina wird erwogen. Das Schwierigste liegt vor uns - die gleichen Methoden in der Prothetik menschlicher Gliedmaßen anzuwenden.
Kinetische Wasserkraft
Ein traditionelles Wasserkraftwerk ist in erster Linie ein riesiger Damm, also eine groß angelegte technische Struktur, die vertraute Landschaften und bestehende Ökosysteme durchbricht. Es gibt auch einen taktvolleren Ansatz - kinetische Wasserkraft, bei der die Energie natürlicher Strömungen in Flüssen und Gezeiten durch unter Wasser installierte Turbinen in Strom umgewandelt wird. Um die Realisierbarkeit dieses Ansatzes zu beweisen, testet Verdant Power seit 2006 sechs Turbinen im Bett des East River in New York. Das Unternehmen hofft, im Jahr 2010 die Genehmigung zur Installation von 30 weiteren Unterwasserturbinen östlich von Roosevelt Island zu erh alten, die 1 MW Leistung in das Netz einspeisen werden. Mehrere weitere ähnliche Projekte auf der ganzen Welt haben ebenfalls das Ende der Pilottests erreicht und sind bereit, Installationen im großen Maßstab zu starten. Darunter sind drei Einheiten hervorzuheben - sie sollten die stärkste Flut der Welt zügeln, die in Kanada in der Bay of Fundy beobachtet wird.
Nanofasern
Carbon Nanotubes wurden 1991 entdeckt und werden seither als die kommende technologische Revolution bezeichnet. Verständlich angesichts ihrer fantastischen thermischen und elektrischen Leitfähigkeit sowie ihrer hohen spezifischen Festigkeit, die hundertmal höher ist als die Festigkeit von Stahl. Allerdings ist die Herstellung von Materialien aus Nanoröhren im industriellen Maßstab bisher mit gewissen Schwierigkeiten konfrontiert. Aber bald könnte sich die Situation ändern. Nanocomp Technologies aus New Hampshire hat das Weben von langen Fasern aus Nanoröhren gemeistert, und das Produkt findet bereits leicht eine Vielzahl von kommerziellen Anwendungen. Kürzlich wurden etwa 10 km der neuen Nanofaser für einen großen Kunden aus der Luft- und Raumfahrt freigegeben, und im Frühjahr führte das Pentagon einen Probebrand von Stoffen aus einer solchen Faser durch, um die Möglichkeit der Herstellung einer neuen Generation von kugelsicheren Westen zu bewerten it - sie sollten sowohl leichter als auch dünner sein als das aktuelle Kevlar.
Horizontales Bohren
Billionen Kubikmeter Erdgas lagern in den Vereinigten Staaten in Lagerstätten in etwa 3 km Tiefe. Die meisten dieser Vorkommen gelten als unzugänglich, da sich das Gas in Schieferschichten befindet und seine Förderung als unrentabel gilt. Die Lösung für dieses Problem liegt an der Oberfläche - es ist notwendig, einen Brunnen vertikal zu bohren, bis er die Schieferschichten erreicht, und dann den Brunnen in horizontaler Richtung zu drehen und so weit wie möglich entlang des Feldes zu gehen. Diese Idee wurde schon vor langer Zeit vorgebracht, aber das Interesse daran erwachte, als die technologischen Möglichkeiten dafür ausgereift waren und die Gaspreise stiegen. Im Jahr 2008 setzte Chesapeake Energy 14 Bohrgeräte für Horizontalbohrungen im riesigen Haynesville Shale ein. Bis Ende 2010 sollen dort 40 solcher Bohranlagen im Einsatz sein.
Piezo-Display
In piezoelektrischen Materialien wird elektrische Spannung in mechanische Verformung umgewandelt und umgekehrt. Jetzt ist es möglich, diese Eigenschaft in elektronischen Displays zu implementieren, deren Bildschirme das Relief oder die Textur der Oberfläche verändern können. In diesem Jahr sollten die ersten Verbrauchergeräte auf den Markt kommen, die über einen berührungsempfindlichen Bildschirm verfügen, der beim Aussch alten "härter" und beim Einsch alten "weicher" wird.
Superkondensator
Das Hauptproblem, das bei der Arbeit an Elektrofahrzeugen noch nicht gelöst wurde, ist, wo und wie Energie gespeichert werden kann. Batterien verbessern sich, bleiben aber teuer. Sie laden lange auf und ihre Lebensdauer lässt zu wünschen übrig. Eine Lösung ist ein Superkondensator. Im Vergleich zu einer Batterie hat sie einen geringeren Energieverbrauch (zumindest auf dem aktuellen Stand der technischen Entwicklung), aber keinen der inhärenten Nachteile einer Batterie. Dabei haben Sie eine lange Lebensdauer, das Fehlen unangenehmer chemischer Reaktionen, keine Probleme mit dem „Memory-Effekt“und eine hohe Zuverlässigkeit. Seit einigen Jahren gibt es einen Kampf um die Verbesserung von Kondensatoren mit der Erwartung, sie in Autos einzusetzen. Das Massachusetts Institute of Technology arbeitet an einem Nanoröhren-Superkondensator, und das Argonne National Laboratory untersucht die Möglichkeiten eines Batterie-Kondensator-Hybrids. Überraschungen erwarten Sie auch von der texanischen Firma EEStor. Es hat nie seine Erfolge angekündigt, aber im April bekannt gegeben, dass seine auf Bariumtitanat basierende Entwicklung den kritischen Testzyklus bestanden hat. Diese Erklärung erweckte nicht viel Vertrauen, jedoch gab ein Partner von ZENN Motors lautstarke Erklärungen ab, dass er 2010 ein Elektrofahrzeug auf der Basis von Kondensatoren mit ultrahoher Kapazität auf den Markt bringen werde.
