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Lösliche Elektronik

31.10.2013

Die Elektronik, die von Professor John A. Rogers von der University of Illinois in Urban-Champaign im Auftrag des Pentagon entwickelt wird, wird vor Eingriffen von außen geschützt. Es zersetzt sich in Gegenwart von Wasser oder anderen Katalysatoren. Solche Elektronik wird in der Armee, Medizin, Industrie und vielen anderen Bereichen nützlich sein.

John Rogers berichtet über die jüngsten Fortschritte bei der Entwicklung von auflösbarer Elektronik und glaubt, dass in ein oder zwei Jahren biologisch abbaubare Elektronik an Menschen getestet werden wird. Derzeit können Wissenschaftler bereits einen kleinen, fingernagelgroßen Chip aus Silizium, Magnesium und Seide demonstrieren, der bei Kontakt mit Wasser in 1 Minute zerstört wird. Nachdem Wassertropfen auftreffen, beginnt sich der Mikroschaltkreis zu einer Röhre zusammenzurollen, woraufhin die Transistoren und Dioden zerstört werden und die Elektronik zu Müll wird. In 2 Stunden löst sich der integrierte Schaltkreis vollständig in einem Glas Wasser auf. Anfang letzten Jahres wurde eine auflösbare Elektronik in den Körper einer Testmaus implantiert. Das Implantat erzeugte lokal genug Wärme, um Bakterien abzutöten, die postoperative Infektionen verursachen. Nach 2 Wochen löste sich das elektronische Implantat im Körper der Maus ohne offensichtliche Nebenwirkungen für das Tier auf.

Der Entwicklung löslicher Elektronik stehen heute zwei Probleme im Wege: kontrollierte Auflösung und Biokompatibilität. Mit dem ersten Moment ist alles klar: Ich möchte nicht, dass die Funkstation oder das Steuergerät des Flugzeugs während des Betriebs plötzlich ausfallen. Während Wasser verwendet wird, um die Zerstörung einzuleiten, dh die Elektronik kann durch den Verlust der Dichtheit des Gehäuses, das Bersten der Kapsel mit Wasser infolge des Aufpralls des UAV auf dem Boden oder beispielsweise durch Funkbefehl sterben. Die Biokompatibilität wird durch die Verwendung von Substanzen wie Zinkoxid oder Magnesium erreicht, die in geringen Mengen vom Körpergewebe ohne negative Folgen aufgenommen werden. Auf ähnliche Weise wurden Prototypen biologisch abbaubarer Batterien entwickelt.

Neue Elektronik kann eine kleine Revolution im eigentlichen Konzept der Verwendung elektronischer Geräte bewirken. Beispielsweise können verschiedene Sensoren ohne Angst vor Umweltverschmutzung in den Boden und ins Meer geworfen werden. In der Medizin kann lösliche Elektronik zur Überwachung des Zustands eines Implantats (Prothese, transplantiertes Organ) eingesetzt werden. Ein löslicher Chip kann nicht nur erste Abstoßungserscheinungen erkennen, sondern beispielsweise auch Bakterien durch lokales Erhitzen vernichten. Nach einiger Zeit löst sich so ein Chip spurlos auf.

Langfristig, so Rogers, wird in 10 Jahren auflösbare Elektronik alltäglich werden. Wir werden uns daran gewöhnen, dass das Smartphone in die Toilette geworfen werden kann, wo es sich ohne Schaden für die Umwelt vollständig auflöst. Medizinische Tests werden ein implantierbarer Chip sein, der mehrere Tage lang Messwerte aufnimmt und dann von selbst verschwindet.

Im militärischen Bereich werden die Veränderungen noch bedeutender sein: Roboter werden sicher in feindliches Territorium eindringen, Aufklärungs-UAVs werden häufiger in den Luftraum anderer Staaten einfliegen und Netzwerktechnologien werden sich auf dem Schlachtfeld noch weiter verbreiten.

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Die Bedrohung des Erdmagnetfeldes durch Weltraummüll 01.05.2024

Immer häufiger hören wir von einer Zunahme der Menge an Weltraummüll, der unseren Planeten umgibt. Zu diesem Problem tragen jedoch nicht nur aktive Satelliten und Raumfahrzeuge bei, sondern auch Trümmer alter Missionen. Die wachsende Zahl von Satelliten, die von Unternehmen wie SpaceX gestartet werden, schafft nicht nur Chancen für die Entwicklung des Internets, sondern auch ernsthafte Bedrohungen für die Weltraumsicherheit. Experten richten ihre Aufmerksamkeit nun auf die möglichen Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld. Dr. Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics betont, dass Unternehmen rasch Satellitenkonstellationen aufbauen und die Zahl der Satelliten im nächsten Jahrzehnt auf 100 ansteigen könnte. Die schnelle Entwicklung dieser kosmischen Satellitenarmadas kann zu einer Kontamination der Plasmaumgebung der Erde mit gefährlichen Trümmern und einer Gefahr für die Stabilität der Magnetosphäre führen. Metallabfälle von gebrauchten Raketen können die Ionosphäre und Magnetosphäre stören. Beide Systeme spielen eine Schlüsselrolle beim Schutz und der Erhaltung der Atmosphäre ... >>

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In der Welt der Wissenschaft gibt es viele Geheimnisse, und eines davon ist das seltsame Verhalten von Schüttgütern. Sie verhalten sich möglicherweise wie ein Feststoff, verwandeln sich aber plötzlich in eine fließende Flüssigkeit. Dieses Phänomen hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen, und wir könnten der Lösung dieses Rätsels endlich näher kommen. Stellen Sie sich Sand in einer Sanduhr vor. Normalerweise fließt es frei, aber in manchen Fällen bleiben seine Partikel stecken und verwandeln sich von einer Flüssigkeit in einen Feststoff. Dieser Übergang hat wichtige Auswirkungen auf viele Bereiche, von der Arzneimittelproduktion bis zum Bauwesen. Forscher aus den USA haben versucht, dieses Phänomen zu beschreiben und seinem Verständnis näher zu kommen. In der Studie führten die Wissenschaftler Simulationen im Labor mit Daten aus Beuteln mit Polystyrolkügelchen durch. Sie fanden heraus, dass die Schwingungen innerhalb dieser Sätze bestimmte Frequenzen hatten, was bedeutete, dass sich nur bestimmte Arten von Schwingungen durch das Material ausbreiten konnten. Erhalten ... >>

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