Naglavnici s rendgenskim vidom, lopte bez zraka i čizme za održavanje ravnoteže

Istraživači nam i ovaj tjedan predstavljaju niz izuma i rješenja koja bi nam mogla olakšati živote

Mladen Smrekar subota, 4. ožujka 2023. u 06:00
📷 MIT
MIT

Istraživači MIT-a izradili su X-AR, naglavni uređaj za proširenu stvarnost koji korisniku daje rendgenski vid. Uređaj kombinira računalni vid i bežičnu percepciju kako bi automatski locirao predmete skrivene od pogleda i korisnika navodio da ih dohvati.

Naglavni uređaj usmjerava korisnika dok hoda kroz prostoriju prema mjestu gdje se nalazi predmet, koji se prikazuje kao prozirna kugla u sučelju proširene stvarnosti. Testiranja su pokazala kako X-AR u okruženju sličnom skladištu može lokalizirati skrivene predmete unutar deset centimetara. X-AR bi mogao pomoći u brzom pronalaženju artikala na pretrpanim policama ili u kutijama u kojima se nalazi puno sličnih predmeta.

Sustav koristi radiofrekvencijske (RF) signale koji mogu proći kroz uobičajene materijale poput kartonskih kutija, plastičnih spremnika ili drvenih pregrada i pronašao skrivene predmete označene RFID oznakama, koje odražavaju signale koje šalje RF antena
Sustav koristi radiofrekvencijske (RF) signale koji mogu proći kroz uobičajene materijale poput kartonskih kutija, plastičnih spremnika ili drvenih pregrada i pronašao skrivene predmete označene RFID oznakama, koje odražavaju signale koje šalje RF antena

Istraživači sad planiraju istražiti kako se različiti modaliteti senzora, poput WiFi-a, mmWave tehnologije ili terahercnih valova, mogu koristiti za poboljšanje vizualizacije i mogućnosti interakcije. Ujedno žele poboljšati domet antene na više od tri metra i proširiti sustav za korištenje više koordiniranih uređaja odjednom. 

Košarkaška lopta kojoj ne treba zrak

Teško je pronaći načine za inovacije na standardnoj košarkaškoj lopti, ali Wilson je razbio kalup svojom 3D ispisanom košarkaškom loptom prepunom rupa. Novi prototip je "bezzračan", što znači da zrak može slobodno prolaziti kroz loptu zahvaljujući rupama duž njene površine. Umjesto da se odbija od pona zahvaljujući zraku pod tlakom, onase oslanja na prirodnu elastičnost smole od koje je izrađena. 

Lopta je testirana u pogonu Idahu gdje su profesionalni košarkaši procijenili koliko dobro prototip funkcionira kao košarkaška lopta. U Wilsonu su, kažu, vrlo ohrabreni rezultatima. Teško je reći hoćeli ovaj prototip, nazvan The One, ikad ući u serijsku proizvodnju, ali košarkaška lopta vrhunskih performansi koju ne nikad ne treba napuhavati mogla bi naći svoje kupce, računaju u kompaniji koja je prošle godine ponovno postala službeni dobavljač lopti za NBA.

Jeftina, savitljiva elektronika

Zasloni osjetljivi na dodir svoje sposobnosti duguju električno vodljivom sloju koji se nalazi odmah ispod površine. U većini uređaja ovaj je sloj napravljen od spoja indij kositar oksida (ITO), koji je krut, skup za proizvodnju i zahtijeva rijedak metal indij. No, onda su lani kineski istraživači razvili jeftinu i fleksibilnu alternativu koja bi mogla smanjiti troškove za zaslone osjetljive na dodir, solarne ćelije i pametne prozore, i omogućiti izradu savitljive, nosive elektronike.

Novi prozirni vodiča mogao bi dovesti do jeftinije fleksibilne elektronike
Novi prozirni vodiča mogao bi dovesti do jeftinije fleksibilne elektronike

Novi vodljivi materijal nazvan PBDF stabilan je na zraku i vodljivim svojstvima parira nehrđajućem čeliku. Štoviše, može se tiskati na fleksibilne površine kao tinta. Ali da bi se PBDF počeo koristiti u zaslonima osjetljivim na dodir i solarnih ćelijama, trebalo boi ga se moći sintetizirati u velikim količinama.

Formula za jeftinije zaslone na dodir
Formula za jeftinije zaslone na dodir

A upravo to uspjelo je kemičarima Sveučilišta Purdue; oni su razvili novu sintetičku tehniku ​​koja koristi vodu i zrak za spajanje PBDF-ovih veza uz pomoć katalizatora na bazi bakra. PBDF može biti proziran kada se rasprši na površinu u tankom sloju i ima tri puta veću vodljivost od ranijih verzija PBDF-a, javlja Journal of the American Chemical Society.

3D bioprint unutar ljudskog tijela

Inženjeri Sveučilišta Novog Južnog Walesa u Sydneyju (UNSW) osmislili minijaturnu i fleksibilnu mekanu robotsku ruku koja se može koristiti za 3D ispis biomaterijala izravno na organe unutar ljudskog tijela.

Maleni fleksibilni 3D bioprinter, opisan u časopisu Advanced Science, može se umetnuti u tijelo poput endoskopa i izravno isporučiti višeslojni biomaterijal na površinu unutarnjih organa i tkiva. Uređaj ima vrlo pokretljivu okretnu glavu koja ispisuje biotintu, pričvršćenu na kraj dugačke i fleksibilne robotske ruke nalik zmiji. Ispisna mlaznica može se programirati za ispis unaprijed određenih oblika ili se njome može upravljati ručno ako je potreban složeniji bioispis.  

Daljnjim usavršavanjem uređaja on bi se u sljedećih pet do sedam godina mogao početi koristiti za pristup teško dostupnim područjima unutar tijela putem malih rezova na koži ili prirodnih otvora i za preciznu rekonstrukciju oštećenih stijenki želuca ili oštećenja izazvanih bolestima unutar debelog crijeva.

Dva i pol puta učinkovitiji solarni paneli

Jeftiniji za proizvodnju i bolji u apsorpciji oblika svjetla veće energije, perovskitni materijali imaju potencijal zamijeniti silicij u tehnologiji solarnih ploča. Nažalost, znanstvenici još uvijek smišljaju kako ove perovskite učiniti stabilnijima i dugotrajnijima.Čini se da su na tom putu najdalje otišli istraživači Sveučilišta Rochester u New Yorku. Oni su kombiniranjem perovskita sa supstratom od metala umjesto stakla, učinkovitost pretvorbe svjetla povećali čak 250 posto.

Ilustracija prikazuje perovskitni materijal na vrhu slojeva silicijeva dioksida, srebra i silicija 📷 Jin Lee et al / Nature Photonics
Ilustracija prikazuje perovskitni materijal na vrhu slojeva silicijeva dioksida, srebra i silicija Jin Lee et al / Nature Photonics

Stope učinkovitosti mogu se poboljšati i izmjeničnim slojevima metala i dielektričnog (izolacijskog) materijala kao supstrata za perovskit koji apsorbira svjetlost. Metalna podloga djeluje kao zrcalna slika, mijenjajući rasporede elektrona i njihovih rupa koje stvaraju fotoni, opisali su u radu koji objavljuje časopisu Nature Photonics.

Robot inspiriran gekonima i gusjenicama

Novi mekani robot, inspiriran gekonima i gusjenicama, koji su razvili inženjeri sa Sveučilišta Waterloo u Kanadi, koristi ultraljubičasto (UV) svjetlo i magnetsku silu za kretanje po bilo kojoj površini, čak i po zidovima i po stropovima. To je prvi takav robot koji ne zahtijeva spajanje na vanjsko napajanje, što omogućuje upravljanje na daljinu. Svestran je pa bi se mogao koristiti za ispomoć u u kirurgiji i pretraživanje inače nedostupnih mjesta.

Polimerna traka koja reagira na svjetlost simulira izvijanje i rastezanje gusjenice, dok magnetni jastučići inspirirani gekonima imaju sposobnost hvatanja
Polimerna traka koja reagira na svjetlost simulira izvijanje i rastezanje gusjenice, dok magnetni jastučići inspirirani gekonima imaju sposobnost hvatanja

Robot zvan GeiwBot, opisan u časopisu Cell Reports Physical Science, može se promijeniti na molekularnoj razini kako bi oponašao način na koji gekoni koriste moćne hvataljke na svojim nogama. Izrađen je od elastomera s tekućim kristalima i sintetičkih ljepljivih jastučića. To robotiću dugačkom četiri centimetra i širokom tri milimetra omogućava da se uspne na okomiti zid i pređe preko stropa bez vezanja za izvor energije.

Sljedeći korak bit će razvoj penjućeg mekog robota koji se pokreće isključivo svjetlom, ne zahtijeva magnetsko polje i umjesto UV svjetla koristi blisko infracrveno zračenje za poboljšanje biokompatibilnosti.

Egzo-čizme pokretane umjetnom inteligencijom

Nova studija u Science Robotics pokazuje da je ključ povećanja ravnoteže imati čizme koje djeluju brže od vremena ljudske reakcije. Ljudima i drugim bićima s nogama potrebno je vrijeme da biološki senzori pošalju signale živčanom sustavu i potom uključe mišiće. Roboti mogu djelovati puno brže, koristeći žice umjesto živaca za slanje svojih signala.

Robotske čizme koje pružaju nadljudske reflekse mogu pomoći u održavanju ravnoteže
Robotske čizme koje pružaju nadljudske reflekse mogu pomoći u održavanju ravnoteže

Istraživači Georgia Techa i Sveučilišta Emory programirali su egzo-čizme koje na podražaje reagiraju brže nego što je ljudski moguće. One eliminiraju signale istezanja mišića potkoljenice, ali zadržavaju kontrolne signale, dokazujući kako je živčani sustav više od skupa jednostavnih refleksa koji reagiraju na lokalno rastezanje mišića jer prikupljaju informacije iz cijelog tijela kako bi ostali uspravni dok stojimo i hodamo.

Novi standard u biomehanici tkiva

Istraživači Sveučilišta u Cambridgeu i MIT-ovog Instituta za medicinsko inženjerstvo i znanost (IMES) osmislili su novi elektromagnetski uređaj koji se oslanja na magnetsku aktivaciju i optički senzor, čime potencijalno omogućuje snimanje tkiva uživo pod invertnim mikroskopom. Na taj se način može steći uvid u ponašanje tkiva pod mehaničkim silama i na staničnoj i na molekularnoj razini. Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Science Advances.

Elektromagnet djeluje vučnom silom na uzorak tkiva koji je postavljen na uređaj, dok optički sustav mjeri promjenu veličine ili oblika uzorka
Elektromagnet djeluje vučnom silom na uzorak tkiva koji je postavljen na uređaj, dok optički sustav mjeri promjenu veličine ili oblika uzorka

Istraživači se nadaju da bi ovaj uređaj mogao postati novi standard u području biomehanike tkiva i iskoristiti u dijagnostici za prepoznavanje promjena u svojstvima tkiva.

Drvo koje bolje upija CO2

Znanstvenici sa Sveučilišta Rice u Teksasu razvili su posebno drvo koje je jače od svog prirodnog dvojnika i pomaže u smanjenju emisije ugljika izdvajanjem ugljičnog dioksida iz okolnog zraka. Delignifikacijom drva uklonili su dijelove koji mu daju boju i tako stvorili hijerarhijsku, poroznu strukturu. Ta je struktura zatim prožeta namakanjem u otopini koja sadrži mikročestice visokoučinkovitog upijajućeg materijala nazvanog Metal-Organic Framework (MOF).

Umjetno drvo, s boljim svojstvima od pravog
Umjetno drvo, s boljim svojstvima od pravog

Tako je stvorena funkcionalna struktura, opisana u časopisu Cell Reports Physical Science, koja blisko oponaša prirodnu strukturu drva i pritom hvata i zadržava CO2 s visokom selektivnošću u odnosu na dušik i vodenu paru. Istraživači vjeruje da se ova nova vrsta drva može iskoristiti u širokom rasponu primjena, od gradnje do izrade namještaja, kao ekološki prihvatljivija alternativa tradicionalnim materijalima.