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weiches Exoskelett

09.07.2013

Wissenschaftlern und Ingenieuren ist es zum ersten Mal gelungen, ein „weiches Exoskelett“ auf Basis künstlicher Muskeln zu schaffen, einfach gesagt, es handelt sich um einen „Superman-Anzug“, der zur Steigerung von Kraft und Ausdauer getragen werden kann.

Die ungewöhnliche Einheit wurde im Auftrag des US-Verteidigungsministeriums von Spezialisten der Universitäten Harvard und Boston geschaffen. Das Gerät ist ein zusätzlicher Muskelsatz, der von einem Luftkompressor angetrieben wird. Dies unterscheidet diese Entwicklung grundlegend von anderen Analoga des Typs HULC, die mit Schwermetall- oder Kunststoff-"Knochen" mit hydraulischen oder elektrischen Antrieben ausgestattet sind. „Exosuit“ nennen die Entwickler ihre Erfindung deshalb, denn als solche steckt darin kein Skelett, sondern nur ein komplexes Netz, das sich den Beinen anpasst und mit Hilfe von Pneumomuskeln den menschlichen Muskeln dabei hilft, die Gliedmaßen zu beugen und wieder zu strecken.

Zum Anzug gehören pneumatische Muskeln, ein Kompressor, ein Druckspeicher (also eine Druckluftflasche) und Sensoren, die an Knie-, Hüft- und Sprunggelenk angebracht sind. Sensoren überwachen kontinuierlich die Position der Beine und kontrahieren / strecken die pneumatischen Muskeln zu einem fest definierten Zeitpunkt.

Auch hier wirkt der Exosuit wie ein zusätzlicher Satz Muskeln und macht eine Person stärker, als hätte sie sich mehrere Jahre lang intensiv mit körperlichem Training beschäftigt. Theoretisch kann ein Exosuit ein Vielfaches der Kraft unserer Muskeln erzeugen, allerdings stellt sich die Frage nach der zulässigen Belastung menschlicher Knochen und Gelenke, da der Anzug kein eigenes künstliches Skelett besitzt. Dennoch bringt der Anzug für einen erwachsenen gut trainierten Menschen gravierende Kraftvorteile, auch wenn er diese „nur“ um 20-30% steigert. Darüber hinaus wird es mit dem Aufkommen leichter und kräftiger Muskeln einfach sein, einen Exosuit mit einem Exoskelett zu kombinieren, das eine für eine Person unerträgliche Last aufnimmt.

Laut den Entwicklern ist die Verwendung des Exosuits sehr natürlich: Sie spüren einfach, wie die "magische Kraft" Ihnen hilft, zu gehen und schwere Gegenstände zu heben. Wenn Sie den Exosuit ausziehen, haben Sie das Gefühl, dass Sie zusätzliche Kraft verlieren. Die einzigartige „Natürlichkeit“ des Exosuits ist unvergleichbar mit schwerfälligen Exoskeletten. Natürlich erlaubt Ihnen der Exosuit nicht, 10 Stunden lang eine Last von 100 kg zu tragen, aber in Zukunft wird es möglich sein, ihn unter Ihrer Kleidung zu verstecken. Der Exosuit wiegt 7,5 kg und ist so fein abgestimmt, dass der Träger manchmal vergisst, dass er existiert.

Die Entwickler glauben, dass ihr Exosuit in drei Bereichen nützlich sein kann. Hauptsächlich für militärische Zwecke, um Soldaten dabei zu helfen, längere Strecken zurückzulegen und schwerere Lasten zu tragen. Darüber hinaus kann es in der Sport- und Rehabilitationsmedizin eingesetzt werden. Im letzteren Fall kann der Exosuit Menschen helfen, die ihre Gehfähigkeit nicht verloren haben, aber mit geschwächten oder verkümmerten Muskeln.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

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Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

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Organische Sensoren für Kameras 08.02.2013

Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben organische Sensoren entwickelt, die die Leistung von Kameras, Videokameras und Wärmebildkameras deutlich verbessern werden.

Die neuen organischen Sensoren haben eine dreimal bessere Lichtempfindlichkeit als herkömmliche Silizium-CMOS-Sensoren. Gleichzeitig erfordern neue Matrizen keine teure Verarbeitung, wie beispielsweise die Verwendung von Mikrolinsen zur besseren Lichterfassung, wie dies bei einer herkömmlichen CMOS-Matrix der Fall ist.

Die neuen Bildsensoren entstehen durch einfaches Aufsprühen einer hauchdünnen Schicht aus elektrisch leitfähigem Kunststoff auf einen herkömmlichen CMOS-Sensor. Dadurch wird die Lichtempfindlichkeit der Matrix drastisch erhöht und eine aufwendige Nachbearbeitung durch andere Verfahren entfällt. Die chemische Zusammensetzung der Polymerbeschichtung kann geändert werden, um ein anderes Strahlungsspektrum, einschließlich Infrarot, einzufangen. Beispielsweise haben PCBM- und P3HT-Polymere eine ausgezeichnete Empfindlichkeit gegenüber sichtbarem Licht, während andere Verbindungen, wie beispielsweise Squarene-Farbstoffe, gegenüber Licht im nahen Infrarotbereich des Spektrums empfindlich sind. Dies eröffnet interessante Möglichkeiten für die Herstellung kostengünstiger und kompakter Wärmebildkameras.

Es ist möglich, dass dank der neuen Technologie, die Wissenschaftler der TUM entwickelt haben, endlich billige IR-Kameras in Smartphones, Auto-Nachtfahrsystemen, kompakten Infrarot-Ferngläsern usw. verfügbar werden.

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