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功率/性能位:7月20日

RFID芯片萎缩;印花眼镜;水泥电池。

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萎缩的RFID芯片
北卡罗来纳州立大学的研究人员建造了一个新的微型机器人RFID芯片.他们希望该芯片有助于降低RFID标签的成本,使其有可能嵌入更多的东西,以确保供应链安全。

“据我们所知,这是世界上最小的与第二代兼容的RFID芯片,”NC州立大学电气和计算机工程教授Paul Franzon说。它的尺寸是125μm × 245μm。一些较小的RFID芯片已经被制造出来,但它们与第二代不兼容。

“RFID标签的大小很大程度上取决于天线的大小,而不是RFID芯片的大小,”Franzon说。“但芯片是昂贵的部分。在实践中,这意味着如果我们批量生产的话,我们可以以不到1美分的价格制造RFID标签。”

“另一个优势是,我们在这里使用的电路设计与广泛的半导体技术兼容,比如那些在传统计算机芯片中使用的技术,”在北卡罗来纳州立大学攻读博士学位的基尔蒂·巴努沙利(Kirti Bhanushali)说。这使得将RFID标签整合到计算机芯片中成为可能,允许用户在其整个生命周期中跟踪单个芯片。这将有助于减少仿冒行为,并允许你验证一个部件的真实性。”

“我们已经证明了什么是可能的,我们知道这些芯片可以使用现有的制造技术,”Franzon补充说。“我们现在有兴趣与行业伙伴合作,以两种方式探索芯片的商业化:在食品杂货店等部门大规模创建低成本RFID;并将RFID标签嵌入电脑芯片,以确保高价值供应链的安全。”

印花眼镜
斯图加特大学的研究人员能够使用3D打印技术制造出只有几微米的镜头。他们使用了一种叫做双光子光刻的方法制造透镜它结合了折射和衍射表面。

来自斯图加特大学的研究团队成员Michael Schmid说:“3D打印复杂显微光学的能力意味着它们可以直接制作在许多不同的表面上,如数码相机中使用的CCD或CMOS芯片。”“这种微型光学元件也可以打印在光纤的末端,从而创造出具有优秀成像质量的非常小的医疗内窥镜。”

该团队在研究显微光学时遇到的一个问题是色差。色差的产生是因为当光线进入透镜时,它的折射取决于它的颜色或波长。如果不进行校正,红光会聚焦到与蓝光不同的地方,造成视觉失真和颜色接缝。

施密德说:“我们注意到,在使用微光学制作的一些图像中存在颜色误差,即色差,所以我们开始设计具有改进光学性能的3D打印透镜,以减少这些误差。”

他们首先使用消色差透镜,它使用折射和衍射元件将两种波长聚焦在同一平面上。然后,他们将折射-衍射透镜与另一个由不同光学特性的光刻胶制成的透镜结合,构造了一个复消色差透镜,进一步降低了色差。

“显微光学的3D打印在过去几年里有了巨大的进步,并提供了其他方法无法提供的设计自由,”Schmid说。“我们的测试结果表明,3D打印显微光学的性能可以得到改善,双光子光刻可以用于结合折射和衍射表面以及不同的光阻。”

目前,透镜的制作时间较慢,在微光学元件上制作需要几个小时。然而,该团队希望时间在未来变得更快,使其更实用。

水泥的电池
查尔默斯科技大学的研究人员建议使用水泥作为可充电电池的基础。

该电池将使用水泥基混合物,并添加短碳纤维,以增加电导率和韧性。在混合物中嵌入了一个碳纤维网,上面涂有铁作为阳极,镍作为阴极。

“早期研究混凝土电池技术的结果显示,性能非常低,所以我们意识到,我们必须打破常规,想出另一种方法来生产电极。我们开发的这个特殊的想法——也是可充电的——以前从未被探索过。现在我们有了实验室规模的概念证明,”Chalmers的访问研究员、瑞典Delta的高级发展科学家Emma Zhang说。

该团队的原型电池的平均能量密度为每平方米7瓦特小时,这与商业电池相比很低,但考虑到建筑中使用的水泥的体积,这是可行的。“我们有一个愿景,在未来,这项技术可以让多层建筑的整体部分由功能性混凝土制成。考虑到任何混凝土表面都可能嵌入一层这种电极,我们说的是巨大体积的功能混凝土。”

张教授指出,其中一个应用可能是为传感器或led供电。“例如,它还可以与太阳能电池板结合,提供电力,并成为公路或桥梁监控系统的能源,在这些系统中,由混凝土电池操作的传感器可以检测裂缝或腐蚀。”

研究人员很清楚,这种电池还处于早期阶段,技术上的问题还有待解决,比如延长电池的使用寿命。“由于混凝土基础设施的使用寿命通常为50年甚至100年,电池需要改进以匹配这种情况,或者在使用寿命结束时更容易更换和回收。”目前,从技术角度来看,这是一个重大挑战。”



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