Grüne Elektronik: Smarte Etikette schützt empfindliche Güter

Unauffällig: Die bioabbaubare Etikette ist so dünn wie ein Blatt Papier. Dennoch kann sie die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit messen. Bild: Empa

Forschende der Empa, der EPFL und des CSEM haben eine smarte und "grüne" Sensoretikette entwickelt, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit in Echtzeit misst – und auch erkennen kann, ob eine Temperaturschwelle überschritten wurde. Damit können in Zukunft empfindliche Lieferungen wie etwa Medikamente oder Lebensmittel überwacht werden. Die elektronische Etikette selbst ist dabei komplett bioabbaubar.

Computermaus aus Holz: Grüne Elektronik dank biologisch abbaubaren Leiterplatten

Bei dieser Computermaus besteht nicht nur das Gehäuse aus bioabbaubarem Material, sondern auch die Leiterplatte. Bild: Empa — © Empa

Heutige Leiterplatten bestehen aus fossilen Rohstoffen und lassen sich kaum recyceln. Empa-Forschende haben eine biologisch abbaubare Variante entwickelt – ein wichtiger Schritt in Richtung nachhaltiger Elektronik. Ihr Biomaterial basiert vollständig auf Holz und lässt sich zu funktionierenden Platinen für elektronische Geräte verarbeiten.

Neues Empa-Kompetenzzentrum für Nachhaltigkeitsrobotik in Schaffhausen

In der Nachhaltigkeitsrobotik werden unter anderem Drohnen für das Monitoring der Wasserqualität und der Biodiversität entwickelt. — © Empa

Schaffhausen wird zu einer Anwendungsregion für Nachhaltigkeitsrobotik. Basis dafür ist eine neue Partnerschaft zwischen der Empa und dem Kanton Schaffhausen, im Rahmen derer Drohnen und intelligente Maschinen künftig unter realen Bedingungen hier getestet und weiterentwickelt werden sollen, gleichsam als Brücke zwischen Forschung und Industrie und zum Nutzen der Umwelt, wie es in einer Aussendung dazu heisst.

Empa-Roboter liefert grössten offenen Datensatz für Batterieforschung

Mit der Aurora-Roboterplattform erzeugt die Empa hochwertige, standardisierte Batteriedaten für die internationale Forschung. — © Empa

Forschende der Empa (Eidgenössische Materialprüfungsanstalt) haben gemeinsam mit internationalen Partnern den bislang grössten offenen Batterie-Datensatz in einem neuen Datenformat veröffentlicht. Die Daten von der Aurora-Roboterplattform der Empa sollen neue Massstäbe für Qualität, Nachvollziehbarkeit und Zusammenarbeit in der internationalen Batterieforschung setzen und diese entsprechend erheblich beschleunigen.

Präzisionsmoleküle für die Elektronik der Zukunft

Ein Graphen-Nanoband verbindet die Porphyrin-Moleküle, jedes davon mit einem Metallzentrum (rot), wie eine molekulare Lichterkette. Die Metallatome werden von vier Stickstoffatomen (blau) in der Mitte des Porphyrins gehalten. — © Empa

Empa-Forschenden ist es gelungen, organische Porphyrin-Moleküle mit funktionellen Metallzentren an ein Graphen-Nanoband zu binden, und das mit atomarer Präzision. Das resultierende Hybridsystem ist magnetisch und elektronisch gekoppelt und ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen in der molekularen Elektronik, von chemischen Sensoren bis hin zu Quantentechnologien.

Dynamische 3D-Diagnose für instabile Schultern

Das Schultergelenk ist besonders beweglich und ebenso komplex. 4D-Röntgenanalysen sollen nun die Diagnose von Gelenkbeschwerden verbessern. Bild: Empa

Schulterinstabilitäten sind schwer zu diagnostizieren, da sie meist nur auftreten, wenn man die Schulter bewegt. Eine zeitaufgelöste 3D-Analyse ermöglicht nun erstmals eine präzise Erfassung dieser Dynamik. Empa-Forscher Ameet Aiyangar kombiniert Röntgenvideos mit virtuellen 3D-Modellen der Gelenke, um die Instabilitäten millimetergenau zu erfassen.

Piezoelektrische Dünnschichten: Mit dem richtigen Timing zu besserer Elektronik

Argon-Plasma in der Vakuumkammer beim Magnetron-Sputtern, mit dem Substrat in der Bildmitte. — © Empa

Wenn Bruchteile von Sekunden entscheiden: Empa-Forschende haben ein Verfahren für High-Tech-Dünnschichten entwickelt, in dem ein ausgeklügeltes Timing hochwertige funktionale Schichten bei niedriger Prozesstemperatur ermöglicht. Anwendungen für die neue Methode gibt es sowohl in der Halbleiter-Industrie als auch in künftigen Quanten- und Photonik-Technologien.

Laser mit "Augen" und "Hirn": Maschinelles Lernen vereinfacht industrielle Laserprozesse

Wenn der Laser lernt: Laserbasierte Schweissverfahren lassen sich dank maschinellem Lernen in Echtzeit optimieren. — © Empa

Metallverarbeitung mittels Laser ermöglicht die automatisierte und präzise Herstellung von komplexen Bauteilen, sei es für die Autoindustrie oder für die Medizin. Die gängigen Verfahren benötigen jedoch aufwändige Vorversuche. Forschende der Empa in Thun nutzen maschinelles Lernen, um Laserverfahren präziser, günstiger und effizienter zu machen.

Eine Toolbox für die Quantenforschung: Quantenspin-Modell aus Nanographen-Molekülen

Molekulare Lego-Steine: Für die homogene Heisenberg-Kette verwendeten die Forschenden das Nanographen-Molekül Olympicen, das aus fünf Kohlenstoffringen besteht. Bild: Empa

Empa-Forschende des "Nanotech@surfaces"-Labors haben ein weiteres fundamentales theoretisches Modell aus der Quantenphysik experimentell nachgebaut, das auf den Physik-Nobelpreisträger Werner Heisenberg zurückgeht. Grundlage für das erfolgreiche Experiment bildete eine Art "Quanten-Lego" aus winzigen Kohlenstoff-Molekülen, sogenannten Nanographenen. Diese synthetische "bottom-up" Methode ermöglicht vielseitige experimentelle Forschung an Quantentechnologien, die diesen einst zum Durchbruch verhelfen könnte.

Muskeln aus dem 3D-Drucker

Patrick Danner vom Empa-Labor für Funktionspolymere arbeitet an Aktoren aus weichen Materialien. Bild: Empa

Empa-Forschende arbeiten an künstlichen Muskeln, die mit den echten mithalten können. Nun haben sie eine Methode entwickelt, die weichen und elastischen, aber dennoch kraftvollen Strukturen mittels 3D-Druck herzustellen. Eines Tages könnten sie in der Medizin oder der Robotik zum Einsatz kommen – und auch überall sonst, wo sich Dinge auf Knopfdruck bewegen sollen.

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