Technologie

Informationsdienst Technologie und Innovationen: KW 10

Materialwissenschaften:
1. Seiden-Transistoren für kostengünstige, flexible Displays
2. Einfaches, kostengünstiges Herstellungsverfahren für Graphen
3. Weiterentwicklung des Graphens zu einem Halbleiter

Raumfahrt:
4. NASA verliert Rakete und 424 Mio. Dollar Satelliten
5. USA starten zweite experimentelle Weltraumdrohne

Elektromobilität:

6. Neuartiges Herstellungsverfahren für Spulen für Elektromotoren
7. Forum Elektromobilität gegründet

ITK-Technologie:

8. Virus für Smartphones späht Online-Banking aus
9. Bislang größter Hacker-Angriff auf französische Regierung
10. Lenovo-Laptop mit 24 h Laufzeit
11. Verbesserte Kodierung revolutioniert Videotelefonie
12. Lufthansa bietet Internet im Flugzeug an
13. Übernahme bei Festplattenhersteller

Weiteres:
14. Schwimmendes günstiges Kleinstwasserwerk für Jedermann
15. Kleinste Endoskopkamera zum Preis von wenigen Euros entwickelt
16. Anti-Laser erfunden – Anwendungsgebiet noch offen

 

Materialwissenschaften:

 

Seiden-Transistoren für kostengünstige, flexible Displays
An der Taiwanesischen National Tsing Hua University haben Forscher aus dem organischen (Textil-)Stoff Seide organische Dünnschicht-Transistoren hergestellt, die sich beispielsweise in E-Reader oder OLED-Displays einsetzen lassen. Das Seidenfibroin, der Hauptbestandteil der Textilfaser, wird dabei als isolierender Bestandteil der Transistoren aus einem gängigen organischen Halbleiter eingesetzt. Die Ladungsträgerbeweglichkeit der Seiden-Transistoren übertrifft dabei bisherige organische Transistoren um den Faktor 20. Zudem sind die Displays auch flexibel und der Grundstoff Seide ist auch deutlich günstiger als bisher verwendete Materialien. Taiwanesische Elektronikhersteller haben bereits konkrete Nutzungsanfragen gestellt. In zwei Jahren dürfte die erste Seiden-Elektronik auf den Markt kommen.

 

Einfaches, kostengünstiges Herstellungsverfahren für Graphen
Das aus nur einer Atomschicht Kohlenstoff bestehende Graphen gilt aufgrund seiner herausragenden elektrischen Eigenschaften als Elektronik-Wundermaterial für eine noch kompaktere Elektronik. Dessen Entdecker Andre Geim wurde 2010 mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet. Nun wurde an der University of Pennsylvania ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung kostengünstiger Massenfertigung getätigt. Bislang wurde Graphen meist in einem Vakuum auf einer speziell präparierten Kupferfolie hergestellt. Das neue Verfahren erfolgt bei normalem Luftdruck auf handelsüblicher Kupferfolie. Dadurch fallen weit aus weniger Kosten an und der Herstellungsprozess ist flexibler. Bei dem Verfahren wird auf 95% der Fläche eine hochwertige Graphenschicht von nur einem Atom Dicke erreicht. Da kein Vakuum erforderlich ist, muss man sich nicht um etwaige Lecks bei der Fertigung Gedanken machen, ist auch eine Weiterbefördern zu anderen Fabrikprozessen mittels Förderband ist nun denkbar.

 

Weiterentwicklung des Graphens zu einem Halbleiter
Graphen gilt zwar wegen seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit als Wundermaterial für die künftige Elektronik, allerdings ist es im Gegensatz zu Silizium kein Halbleiter. Es lässt sich zwar halbleitendes Graphen herstellen, allerdings muss man es dafür aufwendig zu nanometerschmalen Bändchen zuschneiden. Forscher von der Rice University im texanischen Houston haben jedoch nun einen einfachen Weg gefunden, Graphen so zu bearbeiten, dass es sich wie ein Halbleiter verhält. Sie können einzelne Graphenlagen entfernen, ohne die darunter liegenden Schichten zu beschädigen. Das bietet eine einfache Möglichkeit, elektronische Schaltungen aus Graphen herzustellen, die sich wie ein Halbleiter verhalten. Dafür wird eine Graphendoppelschicht auf eine Unterlage aus Siliziumdioxid aufgebracht. Die obere Graphenlage wird mit einer rechteckigen Fläche aus Zinkatomen beschichtet. Wenn das Zink mit Salzsäure entfernt wird, schneidet man damit auch ein Rechteck aus der Graphenschicht aus, wobei die darunter liegende Lage intakt bleibt. Das Ganze wird mit einem zweiten Rechteck wiederholten, das senkrecht zum ersten steht. So ergibt sich ein Karomuster, dessen Karos aus gar keiner, einer oder zwei Graphenschichten besteht. Die auf dieser bestimmten Weise übereinander liegenden Graphenschichten werden dann bei Anlegen eines elektrischen Felds halbleitend. Mit der neuen Schälmethode kann man die hohe Leitfähigkeit von Graphen mit den Möglichkeiten eines Halbleiters verbinden.

 

Raumfahrt:

 

NASA verliert Rakete und 424 Mio. Dollar Satelliten
Die US-Weltraumbehörde NASA hat einen Millionenverlust erlitten. Von dem kalifornischen
Luftwaffenstützpunkt Vanderberg aus war am Freitag eine Taurus XL Rakete mit dem Klima-Satelliten „Glory“ (424 Mio. Dollar / 525 kg) gestartet. Allerdings hat sich die Schutzverkleidung um den Satelliten nach dem Start nicht rechtzeitig gelöst, so dass die Rakete zu schwer war, um den Orbit zu erreichen. Rakete und Satellit stürzten daraufhin „irgendwo in den südlichen Pazifik“. Auf ähnliche Weise hatte die NASA bereits 2009 einen anderen Klima-Satelliten verloren.

 

USA starten zweite experimentelle Weltraumdrohne
Die US-Airforce hat zum zweiten Mal ein unbemanntes experimentelles Raumschiff, die Weltraumdrohne X-37B Orbital Test Vehicle 2, in den Orbit geschossen. Das erste Shuttle der X-37B-Serie, das einem Space-Shuttle ähnelt, nur viel kleiner (8,90 m lang,, Spannweite von 4,50 m), war vom Frühjahr 2010 an für 270 Tage im All und kehrte im Dezember 2010 erfolgreich zur Erde zurück. Die Details der damaligen, wie auch der jetzigen Mission sind streng geheim, allerdings diene der jetzige Test der Vertiefung der beim ersten Test gesammelten Erfahrungen. Das Programm war ursprünglich zunächst von der NASA geleitet worden, dann jedoch kurz nach dem Start der ersten Drohne der Pentagon-Abteilung für Forschung und Entwicklung übertragen worden und obliegt nun einer Spezialabteilung der US-Airforce. Russland wirft den USA vor, den Weltraum entgegen der Abkommen militarisieren zu wollen, die USA dementieren.

 

Elektromobilität:

 

Neuartiges Herstellungsverfahren für Spulen für Elektromotoren
Fraunhofer-Forscher haben ein neuartiges Herstellungsverfahren für Spulen für Elektromotoren entwickelt, das auf der Messe in Hannover vom 4. bis 8. April der Öffentlichkeit vorgestellt wird. Die Spulen sind ein zentrales Funktionselement eines Elektromotors. Dabei sind sie starken Erschütterungen und Temperaturschwankungen ausgesetzt. Durch das neue Herstellungsverfahren mittels Gießtechnik ist es möglich, nicht nur kompaktere, sondern auch leistungsfähigere und kostengünstigere Elektromotoren zu produzieren. Dabei kann der für die Drahtwicklung vorgesehenen Raum – die Nut – mit mehr Kupfer ausgefüllt werden als mit der bisherigen konventionellen Wickeltechnik (90% statt 60%). Je mehr Kupfer nun in die Nut eingebracht werden kann, umso mehr spezifische Leistung (Wirkungsgrad) bringt der Elektromotor. Im Ergebnis werden die Elektromotoren kompakter und leichter, auch die Fertigungskosten werden gesenkt.

 

Forum Elektromobilität gegründet
Auf Initiative des Bundesforschungsministeriums wurde der interdisziplinäre Verein „Forum ElektroMobilität e.V“ gegründet, der das BMBF-Verbundprojekt „Systemforschung Elektromobilität“ unterstützen soll. Mit der Plattform sollen das Know-how aus Forschung und Industrie zusammenkommen, sowie die Entwicklungsleistungen synchronisiert und auf den aktuellen Bedarf ausgerichtet werden. Beteiligt sind Experten aus der Automobilbranche, Energiewirtschaft, der chemischen Industrie, Flottenbetreiber sowie Batteriehersteller und Unternehmen aus dem Maschinen- und Anlagenbau. Auf operativer Ebene finden regelmäßig Workshops etwa zu den Themen Batteriesicherheit, Netzintegration und Ladeinfrastruktur, Test- und Prüfprogramme für Elektrofahrzeuge oder Wirtschaftsverkehr statt, um den fachlicher Austausch, Diskussionen und Technologietransfer anzuregen. Vorstandsvorsitzender des Forums ist der Forschungsvorstand der Fraunhofer-Gesellschaft Professor Ulrich Buller.

 

ITK-Technologie:


Virus für Smartphones späht Online-Banking aus
Eine neue Schad-Software späht auf Smartphones die mobilen TAN-Nummern fürs Online-Banking aus. Diese werden auf das Handy des Verbrauchers übermittelt und galten bislang als sicher. Laut einer Mitteilung des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) wird zunächst der PC mit dem Virus infiziert. Beim Aufrufen der Online-Banking-Webseite, werden dann zusätzliche Felder eingeblendet und die Mobilfunknummer sowie das Handymodell oder die jeweilige IMEI-Nummer (International Mobile Equipment Identity) abgefragt, um einen Link für ein angeblich notwendiges Zertifikats-Update zu erhalten. Dieser Link wird dann per SMS an das Handy geschickt. Wird nun mit dem Smartphone auf den Link zugegriffen, startet der Download der Schadsoftware. Diese liest dann alle künftigen mTAN-Nummern aus, wodurch Überweisungen manipuliert und auf fremde Konten umgeleitet werden können.

 

Bislang größter Hacker-Angriff auf französische Regierung
Gegen das französische Wirtschafts- und Finanzministerium ist laut der Behörde für Datensicherheit der bislang größte Hacker-Angriff gegen den französischen Staat erfolgt. Bereits seit vergangenem Dezember soll sich mittels Trojanern Zugriff auf bis zu 150 Computer verschafft worden sein. Ziel seien vor allem vertrauliche Dokumente über die französische G20-Präsidentschaft gewesen sein. Das Ministerium fuhr daraufhin am Wochenende 10.000 Computer herunter, um die Sicherheitsvorkehrungen zu verbessern. Wie die Unbekannten in die PCs eindrangen und welche Lücken sie ausnutzen, wurde nicht mitgeteilt. Die Täter selbst seien Profis gewesen, die Hinweise führen nach China.

 

Lenovo-Laptop mit 24 h Laufzeit
Der Lenovo ThinkPad X220, der ab April für 899 Dollar auf den Markt kommt, soll vor allem durch seine Laufleistung überzeugen. Der Hersteller verspricht mit dem eingebauten 9-Zellen-Akku 15 Stunden Betriebsleistung, mit einem zweiten angeschlossenen Batteriepack sogar 24 Stunden.

 

Verbesserte Kodierung revolutioniert Videotelefonie
Fraunhofer-Forscher haben die Video- und Audio-Kodierung, das verlustfreie Datenkomprimieren, entscheidend weiterentwickelt. Damit benötigt die Technik nur noch sehr geringe Datengrößenordnungen, um Video- und Audioinhalte in bislang unbekannter Qualität zu übermitteln, so dass dies selbst auf einfachen DSL-Anschlüssen möglich wird.

 

Lufthansa bietet Internet im Flugzeug an
Als erste Airline der Welt bietet die Lufthansa ein durchgängiges Breitbandinternet „über den Wolken“ an. Das Flynet-Angebot nutzt ausgediente TV-Satelliten, die von einer von Panasonic Avionics entwickelten Antenne auf dem Flugzeugdach aus angefunkt werden. US-Airlines verwenden bereits terrestrische Verbindungen, um ihren Fluggästen Internet zur Verfügung zu stellen, allerdings ist dieses somit über den Ozeanen nicht verfügbar. Bis Ende diesen Jahres sollen 70 Maschinen mit dem System ausgerüstet sein.

 

Übernahme bei Festplattenhersteller
Der US-Festplattenhersteller Western Digital übernimmt für 4,3 Mrd. Dollar den Geschäftsbereich vom japanischen Elektronikkonzern Hitachi und wird damit noch vor dem bisherigen Marktführer Seagate (Hauptsitz Kalifornien, registriert auf den Kaimaninseln) der neue Weltmarktführer. Damit bleiben mit Toshiba und Samsung noch vier große Hersteller übrig. Kürzlich hatte erst Fujitsu sein Festplatten-Geschäft an Toshiba abgegeben.

 

Weiteres:

 

Schwimmendes günstiges Kleinstwasserwerk für Jedermann
In dem europaweiten Forschungsprojekt „Hylow“ (Hydropower Converter for Very Low Head Differences – Wasserkraftwerk für sehr niedriges Gefälle) wird eine antike Technologie wiederbelebt. Mittels einfachen und kostengünstigen Mini-Wasserkraftwerken lässt sich dadurch selbst aus kleinen und langsam fließenden Rinnsalen Strom gewinnen. Eine Staustufe ist nicht notwendig. Das Kleinstwasserkraftwerk ist im Prinzip eine Wassermühle, die auf einer schwimmenden, am Ufer oder am Grund verankerten Konstruktion aufsitzt. Bereits im Römischen Reich gab es schon am Ufer verankerte Boote, die mittels Wasserräder die Fließkraft des Flusses nutzten, um Getreide zu mahlen. Die jetzigen Mini-Kraftwerke liefern bei gerade einmal fünf Umdrehungen pro Minute (langsame Fließgeschwindigkeiten von ein bis zwei Metern pro Sekunde) genügend Strom für zwei Familien. Das Baumaterial spielt dabei keine Rolle, sowohl Stahl, Kunststoff oder auch Holz sind möglich. Nun soll ein frei verfügbares Handbuch folgen, so dass jeder, auch in Entwicklungsländern oder auch in abgelegenen Siedlungen Skandinaviens, Osteuropas, Russlands, Afrikas, Asiens und Lateinamerikas, die Baupläne und Anleitung für die Wasserräder kostenlos zur Verfügung gestellt bekommt.

 

Kleinste Endoskopkamera zum Preis von wenigen Euros entwickelt
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin gemeinsam mit der Awaiba GmbH und mit Unterstützung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena eine Kleinstkamera für minimalinvasive Eingriffe im medizinischen Bereich entwickelt. Sie ist mit 0,7 mal 0,7 mal 1,0 Millimeter nur so groß wie ein Salzkorn und die kleinste bislang bekannte Kamera. Dabei liefert sie mit einer Auflösung von 25.000 Pixeln gestochen scharfe Bilder und lässt sich zudem durch einen neuartigen Herstellungsprozess sehr kostengünstig herstellen. Kernstück ist der Wafer aus einer kreisförmigen Scheibe Silizium, auf den etwa 28.000 Bildsensoren passen. Bislang mussten diese einzeln ausgesägt, (28.000 Mal) verdrahtet und an die noch fehlende Optik montiert werden. Die Forscher haben nun einen neuen Zugang zu den elektrischen Kontakten entwickelt. Die Kontakte werden nicht mehr bei jedem einzelnen Bildsensor über die Seite, sondern bei allen Sensoren gleichzeitig über ihre Rückseite erreicht, während sie noch als Wafer zusammenhängen. Dadurch muss man die Optiken auch nicht mehr einzeln montieren, sondern kann sie als Optik-Wafer mit dem Bildsensor-Wafer verbinden. Erst danach wird der Wafer-Stapel in einzelne Mikrokameras zersägt. Das Verdrahten geht somit schneller und das gesamte Kamerasystem ist kleiner. Ab 2012 sollen die Mini-Endoskope für nur wenige Euro auf den Markt kommen. Der Prototyp liegt bereits vor.

 

Anti-Laser erfunden – Anwendungsgebiet noch offen
Als der Laser in den 1960er Jahren erfunden wurde, waren die genauen Anwendungsfelder noch nicht absehbar. Heutzutage ist er nicht mehr wegdenkbar. Ähnlich verhält es sich mit dem nun an der Yale University in New Haven (Connecticut) entwickelten "Anti-Laser". Die Lichtfalle kann einfallende kohärente Strahlung zu 95% fast vollständig absorbieren und in Wärmeenergie umwandeln, theoretisch auch in elektrische Energie. Herzstück des Anti-Lasers ist eine 110 Mikrometer dicke und einen Zentimeter große Scheibe aus dem Halbleiter Silizium. Dabei treffen zwei gegeneinander gerichtete Laserstrahlen auf den perfekten kohärenten Silizium-Absorber. Die Lichtteilchen wurden dann an den beiden gegenüberliegenden Grenzflächen des Wafers wie an den Spiegeln eines Resonators immer wieder hin und her geworfen, so dass die Photonen die Siliziumscheibe nicht mehr verlassen konnten und sich allmählich gegenseitig auslöschten. Die Energie der Lichtteilchen wurde vom Material fast vollständig absorbiert und in Wärmeenergie umgewandelt. Weil man den Effekt wie auf Kopfdruck auslösen könnte, ließen sich damit Schalter für optische Schaltkreise, Filter oder empfindliche Lichtsensoren bauen.

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