Roboterspinnen, verschwitzte Batterien und lebender Beton: 8 Zukunftstechnologien, die es bereits gibt
Verschiedenes / / July 25, 2023
1. Nekroarachnobots
Videofragment: Rice University
Manchmal können neue Technologien äußerst faszinierend und gleichzeitig so gruselig sein, als ob alles in einem Horrorfilm passiert.
Ingenieure der Rice University haben gelernt Verwandle tote Spinnen in Greifroboter. Der Leiter des Projekts, Daniel Preston von der George Brown School of Engineering, fand heraus, dass Spinnen auch nach dem Tod eine Körperstruktur behalten, die sich ideal zum Fangen verschiedener Objekte eignet.
Spinnen nutzen Hydraulik, um ihre Gliedmaßen zu bewegen. In ihrem Cephalothorax (Prosoma) befindet sich eine spezielle Kammer, die sich entweder zusammenzieht oder ausdehnt, was zu einer Bluttransfusion (Hämolymphe) führt. Wenn der Druck verringert wird, werden die Beine gebeugt, wenn er erhöht wird, werden sie gestreckt.
Wissenschaftlern ist es gelungen, eine tote Wolfsspinne dazu zu bringen, ihre Gliedmaßen zu bewegen, indem sie eine Nadel in ihr Prosoma stechen. „Necrorobot“ hat erfolgreich Dinge gepackt und bewegt, darunter Leiterplatten und deren Verwandte.
Eine tote Spinne hob etwa 130 % ihres Eigengewichts, manchmal sogar viel mehr.
Gleichzeitig gelang es ihm, seine Gliedmaßen tausendmal hintereinander erfolgreich zu beugen und zu strecken, bevor sie brachen. Forscher binden es ist eine Austrocknung der Gelenke. Und sie glauben, dass es möglich ist, diese Einschränkung zu überwinden, wenn die Beine mit haltbaren Polymeren überzogen werden.
Sie fragen sich vielleicht: Warum sollte man toten Spinnen beibringen, nach Gegenständen zu greifen? Nun, die Aussichten für „Nekroroboter“ sind großartig. Sie können kleine Arbeiten erledigen, etwa Elektronik zusammenbauen, Schädlinge töten oder sogar in der Medizin nützlich sein. Da die Spinnen selbst biologisch abbaubar sind, ist „Nekrorobotik“ auch umweltfreundlich.
Vielleicht werden sich in Zukunft Roboter in Leichen verwandeln, die größer sind als diese Spinnen. Natürlich erinnert das alles an die Handlung von Mary Shelleys Frankenstein, aber keine Sorge. In Wirklichkeit wird es den Toten egal sein.
2. Sandbatterien
Erneuerbare Energien stehen oft in der Kritik, dass der erzeugte Strom nicht gespeichert werden kann. Die Speicherung von Kohle oder Benzin ist im Gegensatz zur Energie, die Windmühlen und Sonnenkollektoren erzeugen, nicht schwierig. Natürlich gibt es Batterien, aber Lithium ist für sie eine teure Ressource und außerdem giftig.
Die Entwicklung finnischer Ingenieure von Polar Night Energy kann das Problem lösen. gefunden eine Möglichkeit, Energie buchstäblich im Sand zu speichern. Sie nahmen einen 4 x 7 m großen Stahlbehälter, füllten ihn mit 100 Tonnen Sand und nutzten dann Wind- und Sonnenenergie, um ihn aufzuheizen.
Das Ergebnis ist eine thermische oder, wie sie auch genannt wird, eine thermoelektrische Batterie.
Das Prinzip seiner Wirkung basierend auf dem thermoelektrischen Effekt, der auftritt, wenn die Temperatur in verschiedenen Schichten des Arbeitsmediums der Batterie unterschiedlich ist. Sand oder ein anderes ähnliches Kühlmittel wird auf eine hohe Temperatur erhitzt, dann wird die Wärme durch das Kühlmittel übertragen thermoelektrische Module, die Halbleitermaterialien enthalten und Strom erzeugen aktuell.
Solche Batterien sind eine sehr effiziente Möglichkeit, überschüssigen Strom zu speichern, und ihre Herstellung ist äußerst günstig. Dadurch wird es möglich, erneuerbare Energiequellen umfassender zu nutzen und das Problem ihrer ungleichmäßigen Produktion zu lösen.
Wie Sie sehen, müssen Technologien, die die Zukunft der Menschheit verbessern können, nicht komplex sein. Einige davon sind recht einfach, aber sehr effektiv.
3. Weltraumkatapult
Videoausschnitt: SpinLaunch
Während Elon Musk versucht, die beste Leistung aus den guten alten Raketentriebwerken herauszuholen, sind die Leute von SpinLaunch entschieden Gehen Sie origineller vor und werfen Sie Fracht mit einem Weltraumkatapult in die Umlaufbahn. Und sie verfügen bereits über einen funktionierenden Prototyp, der getestet wurde.
Anstatt herkömmliche chemische Treibstoffe zu verbrennen, schleudert der SpinLaunch Objekte mithilfe kinetischer Energie in den Weltraum. Das heißt, es dauert einfach dreht sich und wirft den Satelliten wie einen hübschen Penny ins weiße Licht. Dann muss er noch chemische Motoren einsetzen, um die Umlaufbahn zu stabilisieren. Aber die Möglichkeit, ins All zu gelangen, ohne eine riesige Rakete bauen zu müssen, ist immer noch beeindruckend.
SpinLaunch behauptet, dass ihr System die Treibstoff- und Infrastrukturkosten für Starts um den Faktor 10 senkt. Sie geben in jedem Hof den verfügbaren Platz.
Um einen Satelliten zu starten, muss er zwar zerstreut werden Zentrifuge bis zu einer Geschwindigkeit von 8.000 km/h und es erfährt Überlastungen von 10.000 G. Natürlich katapultiert so etwas einen Menschen nur im flüssigen Zustand in die Umlaufbahn – es wird die Passagiere im ersten Weltraum buchstäblich bespritzen. Aber unbelebte Belastungen meistert es mit Bravour.
4. Verschwitzter Superkondensator
Sind Sie es nicht leid, ständig Ihr Telefon, Ihre Smartwatch, Ihre Kopfhörer und andere Geräte aufzuladen? Spezialisten der James Watt School of Engineering der Universität Glasgow beschlossen, dieses Problem ein für alle Mal zu lösen. Sie haben einen neuartigen flexiblen Superkondensator entwickelt, bei dem der Elektrolyt herkömmlicher Batterien ersetzt wird Dann.
Wenn das Polyester-Zellulosegewebe menschliche Körperflüssigkeit absorbiert, werden die positiven und negativen Ionen des Schweißes absorbiert interagieren mit der sie bedeckenden Polymeroberfläche und verursachen eine elektrochemische Reaktion, die Energie erzeugt. Ein intelligenter Textil-Superkondensator kann durch die Aufnahme von nur 20 Mikroliter Flüssigkeit vollständig aufgeladen werden. Und es hält durchaus 4.000 Lade- und Entladezyklen stand.
Stellen Sie sich vor, dass Sie Ihr Fitnessarmband zum Aufladen nicht mehr abnehmen müssen – legen Sie es an und tragen Sie es.
Und wenn ein solches Polymer in ein Sweatshirt eingewebt wird, dann ist das möglich Joggen Versorgen Sie auch Ihr Smartphone mit Strom. Aber solche Batterien haben eine wichtigere Anwendung – sie können in Herzschrittmachern und Sensoren verwendet werden Vitalzeichenverfolgung und andere tragbare medizinische Geräte, die eine kontinuierliche Überwachung erfordern Ernährung.
Menschlicher Schweiß als Arbeitskörper einer Batterie ist auch deshalb vielversprechend, weil er umweltfreundlich ist. Im Gegensatz zum gleichen giftigen Lithium können Sie es so oft auf sich selbst verschütten, wie Sie möchten.
5. „Lebendiger“ Beton
Selbstheilender Beton ist grundsätzlich keine neue Technologie. Es gibt Materialien, die das können Reparatur Mikrorisse, verhindert deren Ausdehnung und verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit und den Einfluss aggressiver Umgebungen. Üblicherweise werden der Zusammensetzung von selbstheilendem Beton Mikrokapseln mit Reparaturmitteln oder Fasern zugesetzt, die bei Kontakt mit Wasser aushärten.
Doch Wissenschaftler der University of Colorado in Boulder beschlossen, noch einen Schritt weiter zu gehen erstellt wörtlich „lebende Baumaterialien“ (lebende Baumaterialien, LBM). Es besteht aus Hydrogel und Sand, die mit photosynthetischen Cyanobakterien Synechococcus ergänzt wurden. Wenn Risse in der Struktur dieses Materials auftreten, beginnen Cyanobakterien mit dem Prozess der Biomineralisierung und heilen den Schaden buchstäblich.
Wissenschaftler glauben, dass ihr „Beton mit Bakterien„ermöglicht es Ihnen, Strukturen zu schaffen, die nicht nur Risse selbstständig „heilen“, sondern auch gefährliche Giftstoffe aus der Luft absorbieren und auf Befehl sogar leuchten können. Wie gefällt Ihnen die Aussicht, sich in einem „lebenden“ Haus niederzulassen?
6. Kohlenstoffentferner
Im Moment besteht die entscheidende Aufgabe darin, CO zu reduzieren2 In der Atmosphäre des Planeten funktionieren unsere grünen Freunde, die Bäume, mit Hilfe der über Milliarden von Jahren bewährten Photosynthese-Technologie. Neue Entwicklungen können ihre schwierige Mission erleichtern, indem sie mehr Kohlendioxid absorbieren und eine kleinere Fläche einnehmen.
Schweizer Unternehmen Climeworks gestartet In Island ist Orca die weltweit größte Anlage zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung, die eine Technologie namens DAC (Direct Air Capture) nutzt. Das Prinzip ist denkbar einfach: Die Pflanze saugt die Luft um sich herum an und filtert sie anschließend. Genau wie zu Hause Klimaanlage, einfach riesig.
Der Bau des Orca begann im Mai 2020 und konnte dank seines einfachen modularen Aufbaus in weniger als 15 Monaten abgeschlossen werden. Gleichzeitig ist es in der Lage, jährlich 4.000 Tonnen CO aus der Atmosphäre zu entfernen.2.
Das von der Pflanze eingefangene Kohlendioxid wird mit Wasser vermischt und tief in die Erde geleitet. Innerhalb weniger Jahre wurde dieser CO2 reagiert mit natürlichem Basalt und verwandelt sich in feste Karbonatmineralien. Darüber hinaus kann das gesammelte Kohlendioxid verarbeitet und zur Herstellung von synthetischem Kraftstoff verwendet werden.
7. 3D-Druck von Knochen und Organen
Der 3D-Druck ist eine äußerst vielversprechende Industrie, die der Menschheit alles bieten kann, von billigen Häusern bis hin zu Raumfahrtmotoren. Eine der faszinierendsten Anwendungen dieser Technologie ist jedoch die Herstellung von Knochen und inneren Organen auf 3D-Druckern.
Ossiform Company schafft Einzelprothesen verschiedener Knochen aus Biokeramik und Tricalciumphosphat – Materialien, deren Eigenschaften denen des Knochengewebes im menschlichen Körper ähneln. Ärzte führen eine MRT durch, um Informationen über den zu ersetzenden Knochen zu erhalten, die dann an Ossiform übermittelt werden. Basierend auf diesen Informationen erstellt das Unternehmen ein 3D-Modell des Implantats, das speziell für jeden einzelnen Patienten entwickelt wird und die anatomische Form und Struktur echter Knochen genau nachbildet. Der Chirurg überprüft das Design und sobald das Implantat in 3D gedruckt ist, kann es während der Operation verwendet werden.
Neben der Implantation in den menschlichen Körper eignen sich Ossiform-Produkte auch für die Ausbildung von Chirurgen.
Ein weiterer vielversprechender Einsatz von 3D-Druckern in der Medizin ist der Druck menschlicher Organe. Die Technologie basiert auf der Verwendung biologisch kompatibler Materialien wie Biopolymere und Zellen, die einem Spender, oft vom Patienten selbst, entnommen werden.
Spezialdrucker Lagen Diese Materialien folgen einer strengen Reihenfolge, um eine dreidimensionale Struktur der Orgel zu schaffen. Dann wachsen die im Material eingebetteten Zellen und absorbieren das Polymer, wodurch sich darauf, wie auf einem Gerüst, Gewebe, Organe und manchmal ganze Körperteile bilden.
Zum Beispiel auf diese Weise eines Tages gedruckt Nase. Sie befestigten es am Unterarm des Patienten, dort wurzelte es ein paar Monate lang und wurde dann ins Gesicht transplantiert.
Und sogar die menschliche Netzhaut kann mithilfe von Stammzellen in 3D gedruckt werden. Diese Technologie entwickelt Wissenschaftler des US-amerikanischen National Eye Institute im Jahr 2022.
8. Umweltfreundliche Pilzbestattung
Die Überbevölkerung des Planeten ist ein ernstes Problem, nicht nur, weil Milliarden von Menschen etwas zu ernähren brauchen, sondern auch, weil sie alle noch irgendwo begraben werden müssen. Die für Friedhöfe genutzten Flächen werden für eine andere Nutzung bald nicht mehr geeignet sein, da die Produkte der Leichenverwesung den Anbau von Nutzpflanzen darauf nicht zulassen.
Auch eine Einäscherung ist keine Option, da für die Verbrennung von Körpern viel Energie aufgewendet wird. Dazu noch die Atmosphäre hinausgeworfen viel Kohlendioxid und sogar schädliches Quecksilber – beim Verdunsten von Zahnfüllungen.
Doch die ursprüngliche Technologie „grüner“ Bestattungen, die bereits in den USA und Großbritannien eingesetzt wird, ermöglicht eine naturschonende Entsorgung von Leichen. Verstorben platziert in einen speziellen Behälter, in dem unter dem Einfluss speziell ausgewählter Pilze und Mikroorganismen eine kontrollierte Zersetzung stattfindet. Schimmelpilze und Pilze der Gattung Agaricus ernähren sich von organischem Material, einschließlich Überresten. Sie zersetzen Proteine, Kohlenhydrate und Fette und verwandeln sie in Humus und Nährstoffe.
Als Ergebnis dieses Prozesses entsteht Pilzkompost, der für verwendet werden kann Dünger. Kompostierung verringert nicht nur die schädlichen Auswirkungen von Fäulnisprodukten auf die Umwelt, sondern trägt auch zur schnellen Wiederherstellung der Bodenfruchtbarkeit bei.
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