Wir Menschen schienen am Maximum unserer Fähigkeit angelangt zu sein, denn wir können fliegen, Kernspaltungen erzeugen und Menschen von vielen Krankheiten heilen. Im Jahr 2020 zeigte das neuartige Coronavirus, dass der Mensch noch lange nicht alles unter Kontrolle hat und noch viel Potential hat, neue Technologien in der Zukunft zu entwickeln, um das Leben des Menschen zu sichern und auch lebenswerter zu gestalten. Wir zeigen fünf Beispiele für neue Technologien der Zukunft bis zum Jahr 2030.
Internet für alle
Wir können scheinbar nicht ohne das Internet leben aber trotzdem ist nur etwa die Hälfte der Weltbevölkerung ans Internet angeschlossen. Dafür gibt es viele Gründe, unter anderem wirtschaftliche und soziale, aber für einige ist das Internet einfach nicht zugänglich, weil sie keinen Anschluss haben.
Google versucht langsam, das Problem zu lösen, indem es Heliumballons einsetzt, um das Internet in unzugängliche Gebiete zu übertragen, während Facebook seine Pläne aufgegeben hat, dasselbe mit Drohnen zu tun. Sie haben einen anderen Ansatz gewählt, indem sie ihr eigenes Netzwerk schuhkartongroßer Mikrosatelliten in eine niedrige Erdumlaufbahn gebracht haben, die ein an Ihren Computer oder Ihr Gerät angeschlossenes Modem aufwecken, wenn sie über Sie hinwegfliegen, und Ihre Daten liefern.
Ihre Satelliten umkreisen die Erde 16 Mal am Tag und werden bereits von Organisationen wie dem British Antarctic Survey genutzt, um auch in den extremsten Regionen unseres Planeten Internetzugang zu ermöglichen.
Somit können bald alle Menschen auf der Welt in den Genuss des Internets kommen und damit auch ihre Menschenrechte von Informationsverteilung wie etwa über Social Media aber auch neuartige Unterhaltungskonzepte genießen wie etwa diese Beispiele zeigen.
Selbstaufladende Smartwatches
Ingenieure der Universität Glasgow haben einen neuartigen flexiblen Superkondensator entwickelt, der Energie speichert und die Elektrolyte herkömmlicher Batterien durch Schweiß ersetzt.
Er kann mit nur 20 Mikrolitern Flüssigkeit vollständig aufgeladen werden und ist robust genug, um 4.000 Biegezyklen zu überstehen, wie sie bei der Verwendung auftreten können.
Das Gerät funktioniert durch die Beschichtung eines Polyester-Zellulosetuchs mit einer dünnen Schicht eines Polymers, das als Elektrode des Superkondensators dient.
Wenn der Stoff den Schweiß seines Trägers aufnimmt, interagieren die positiven und negativen Ionen des Schweißes mit der Oberfläche des Polymers und erzeugen eine elektrochemische Reaktion, die Energie erzeugt.
„Herkömmliche Batterien sind billiger und in größerer Menge vorhanden als je zuvor, aber sie werden oft aus nicht nachhaltigen und umweltschädlichen Materialien hergestellt“, sagt Professor Ravinder Dahiya, Leiter der Gruppe Bendable Electronics and Sensing Technologies (Best) an der James Watt School of Engineering der Universität Glasgow.
„Deshalb ist es schwierig, sie sicher zu entsorgen, und sie können in tragbaren Geräten, bei denen eine defekte Batterie giftige Flüssigkeiten auf die Haut bringen kann, potenziell schädlich sein.
„Wir konnten zum ersten Mal zeigen, dass menschlicher Schweiß eine echte Möglichkeit bietet, auf diese giftigen Materialien vollständig zu verzichten, und das bei hervorragender Lade- und Entladeleistung.
Elektroautos in 10 Minuten voll aufladen
Das Schnellladen von Elektrofahrzeugen gilt als Schlüssel zur Verbreitung dieser Fahrzeuge. So können Autofahrer an einer Tankstelle anhalten und ihr Auto in der Zeit, die sie für einen Kaffee und einen Toilettengang benötigen, vollständig aufladen – das dauert nicht länger als eine herkömmliche Pause.
Das schnelle Aufladen von Lithium-Ionen-Batterien kann jedoch zu einer Verschlechterung der Batterien führen, so Forscher der Penn State University in den USA. Der Grund dafür ist, dass der Fluss der Lithiumteilchen, der so genannten Ionen, von einer Elektrode zur anderen, um die Einheit aufzuladen und die Energie für den Gebrauch bereitzuhalten, beim Schnellladen bei niedrigeren Temperaturen nicht reibungslos verläuft.
Die Forscher haben nun herausgefunden, dass sich keine Lithiumspitzen bilden und Hitzeschäden vermieden werden können, wenn die Batterien nur 10 Minuten lang auf 60 °C erhitzt werden und dann schnell wieder auf Umgebungstemperatur abkühlen.
Das von ihnen entwickelte Batteriedesign ist selbsterhitzend und verwendet eine dünne Nickelfolie, die einen elektrischen Schaltkreis bildet, der sich in weniger als 30 Sekunden erhitzt und das Innere der Batterie erwärmt. Die schnelle Abkühlung, die nach dem Aufladen der Batterie erforderlich wäre, würde über das im Auto eingebaute Kühlsystem erfolgen.
Ihre in der Fachzeitschrift Joule veröffentlichte Studie zeigt, dass sie ein Elektrofahrzeug in 10 Minuten vollständig aufladen können.
Energiespeichernde Ziegel
Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, Energie in den roten Ziegeln zu speichern, die zum Bau von Häusern verwendet werden.
Forscher unter der Leitung der Washington University in St. Louis im US-Bundesstaat Missouri haben eine Methode entwickelt, mit der das billige und weit verbreitete Baumaterial in „intelligente Ziegel“ verwandelt werden kann, die Energie wie eine Batterie speichern können.
Obwohl sich die Forschung noch im Stadium des Konzeptnachweises befindet, behaupten die Wissenschaftler, dass Wände aus diesen Ziegeln „eine beträchtliche Menge an Energie speichern könnten“ und „innerhalb einer Stunde hunderttausendmal wieder aufgeladen werden können“.
Die Forscher entwickelten eine Methode, um rote Ziegelsteine in eine Art Energiespeicher, einen so genannten Superkondensator, umzuwandeln.
Dazu wurde eine leitende Beschichtung, das so genannte Pedot, auf die Ziegelproben aufgetragen, die dann durch die poröse Struktur der gebrannten Ziegel sickerte und sie in „energiespeichernde Elektroden“ verwandelte.
Eisenoxid, das rote Pigment in den Ziegeln, half bei diesem Prozess, so die Forscher.
Intelligentes Wundnahtmaterial, das Infektionen erkennt
Woher weiß ein Arzt, wann die Wunde eines Patienten infiziert ist? Nun, er könnte warten, bis der Patient erste Anzeichen einer Infektion zeigt, oder er könnte sich an eine Highschool-Schülerin aus Ohio wenden, die eine geniale und lebensrettende Erfindung entwickelt hat.
Im Alter von 17 Jahren erfand Dasia Taylor Wundnähte, die ihre Farbe von hellrot zu dunkelviolett ändern, wenn sich eine Wunde infiziert, indem sie eine Veränderung des pH-Werts der Haut erkennen. Wenn sich eine Wunde nach einer Verletzung oder einer Operation infiziert, steigt ihr pH-Wert von 5 auf 9. Taylor fand heraus, dass Rote-Bete-Saft bei einem pH-Wert von 9 von Natur aus seine Farbe ändert, und nutzte dies als Farbstoff für Nahtmaterial.
Zwar gibt es auch andere Lösungen – mit einem leitfähigen Material beschichtete intelligente Nähte können den Zustand einer Wunde anhand von Veränderungen des elektrischen Widerstands erkennen und eine Nachricht an ein Smartphone senden -, doch sind diese in Entwicklungsländern, in denen die Nutzung von Smartphones nicht weit verbreitet ist, weniger hilfreich.
