שיפור בטיחות EV עם צבע מבוסס TiO2

LiDAR הוא מרכיב מכריע בכלי הרכב האוטונומיים של ימינו מכיוון שהוא משמש ליצירת מפות תלת מימד של הסביבה. למרות ההתקדמות האחרונה ביכולות חישת LiDAR, הוא עדיין מתקשה לחוש חומרים בולעי אור כגון פריטים שחורים מאוד. לאחרונה ללמוד שפורסם ב-ACS Applied Materials & Interfaces מדגים כיצד צבע מבוסס TiO2 יכול לעזור לפתור בעיות אלו. הנה כל מה שאתה צריך לדעת.

מה זה LiDAR?

כדי להבין מדוע אתה צריך צבע שחור בעל רפלקציה גבוהה, תחילה עליך ללמוד על LiDAR והשימושים הרבים שלו. LiDAR הוא חיישן מבוסס אור רפלקטיבי שיכול לקבוע בדיוק רב את הצורה והמרחק של עצמים. מערכות אלו פועלות כמו סונאר בכך שהן שולחות אות שחוזר בחזרה. ניתן להשתמש בקצב שבו האות חוזר לתיאור הזמן או הסביבה.

מקור – חיישן LiDAR של Acroname

LiDAR משתמש בפולסי אור זעירים ולא בקול. מבנה זה מספק לו דיוק רב יותר בנסיבות רבות. כיום, LiDAR הוא מרכיב חיוני במכשירים אוטומטיים רבים. טכנולוגיה זו השתפרה באופן משמעותי במהלך חמש השנים האחרונות, כאשר אינטגרציה של AI מניעה מערכות חכמות יותר.

צבע שחור בעל רפלקציה גבוהה

ניתן לפזר בקלות צבע שחור מחזיר אור על פריטים כדי להבטיח שצי הרכבים האוטונומיים הגדלים יכולים לראות אותם בבירור. ההתקדמות הזו אולי לא נראית כמו עניין גדול, אבל כשאתה מבין שיש היום 2,531,206 סוללות והיברידיות פלאג-אין על הכביש, אתה יכול להבין למה זה חשוב שלא יתנגשו כלי רכב אלה בקהילה. יש לציין כי אנליסטים צופים שיהיו 26.4 מיליון רכבי EV על הכבישים המהירים בארה"ב עד 2030.

שימוש בצבע מבוסס TiO2 יכול לעזור להציל מיליוני חיים בעתיד. מתוך הכרה בעובדה זו, קבוצה של מהנדסים חדשניים בראשות צ'אנג-מין יון יצאו למשימה ליצור צבע שחור סופר LiDAR רפלקטיבי שניתן ליישם בקלות, עמיד ועמיד בחום. תוצאות המחקר שלהם הן שיטת צבע ויצירה חדשה המבוססת על TiO2 שניתן לשכפל וליישם בקלות בעלויות מינימליות.

כיצד נוצר צבע מבוסס TiO2 (טיטניום דו חמצני).

תהליך הכנת צבע על בסיס TiO2 שונה מצבע מסורתי בו מערבבים פיגמנטים עם שרף, ממס ותוספים ליצירת ציפוי שניתן למריחה. כדי ליצור צבע מבוסס TiO2, החוקרים החליטו לנקוט בגישה חדשה. הם השלימו את שלבי התחריט של התהליך לפני ההפחתה.

הצעד הראשון היה ליצור צלחות דקות עם TiO2 שחור חלול (HL/BT). כדי לבצע משימה זו, הם הוסיפו שכבה דקה של טיטניום דו חמצני (TiO2) על גבי שברי זכוכית מיקרוסקופיים קטנים. לאחר מכן, נעשה שימוש בחומצה הידרופלואורית כדי לחרוט את הזכוכית. שיטה זו, הנקראת סול-ג'ל, משאירה אחריה שאריות TiO2 רפלקטיביות במיוחד.

חוקרים רצו לקחת את היצירה שלהם רחוק יותר. הם הגיעו למסקנה שהפחתת NaBH4 יכולה להשפיע על מצב החמצון. לאחר מכן הם ערבבו את החומר עם לכה, ויצרו צבע שחור שניתן למריחה בקלות, בעל רפלקציה גבוהה לפני שנכנסו לשלב הבדיקה.

תוצאות שימוש

התברר שהצבע הסופי הוא בעל עובי של 140 ננומטר (HL/BT140). עובי זה נדרש מכיוון שצריך ליישם את הצבע על משטחים לא אחידים ובעלי צורה מוזרה. בדיקת השחור של הצבע הראתה שחור (L*) של 13.3. זה דומה לצבע שחור נפוץ.

אותה בדיקה הראתה החזר NIR גבוה של 23.6% באורך גל של 905 ננומטר. תוצאות אלו עלו על ציפיותיו של החוקר והעלו גבות בתחום הרכב האוטונומי. העלאת המודעות הזו אמורה לעזור לחוקרים למצוא מימון נוסף.

בדיקת צבע מבוסס TiO2

הצוות יצא להוכיח שהיצירה שלהם הייתה ידידותית ל-LiDAR באמצעות שני סוגים שונים של חיישני LiDAR המשמשים כיום, מסתובבים 360 ומבוססי מראה. ניתן למצוא חיישנים אלה בכל דבר, החל ממכוניות בנהיגה עצמית, לשואבי אבק רובוטים וכלה ברחפנים צבאיים. ככזה, יש ביקוש גבוה לשפר את הטכנולוגיה הזו בעלות נמוכה ככל האפשר.

שלב הבדיקה שלהם לא היה צריך להמשיך כל עוד ה-LiDAR זיהה בקלות את הצבע המבוסס על TiO2 באופן עקבי, אפילו בתרחישים חשוכים ומאתגרים מבחינה ויזואלית. החוקרים בדקו את הצבע בתנאי מזג אוויר קשים ובחושך טהור כדי להבטיח שהתוצאות שלהם היו מדויקות. הם הגיעו למסקנה שהצבע החדש שלהם הוא הפתרון האופטימלי למניעת התנגשות רכב אוטונומי.

יישומים בעולם האמיתי

כלי רכב אוטונומיים נמצאים כאן וצבע מבוסס TiO2 יכול לעזור להציל חיים. ניתן להשתמש בסגנון צבע זה על מנת להבטיח שהרכב יפעל כפי שהובטח, גם בתנאי ראות גרועים. אפשר היה לראות צבע טיטניום דו חמצני המשמש לסימון אזורי בית ספר, שלטים, כלי רכב, נתיבים ועוד הרבה יותר. מעניין שזה ייראה לנוסעים כמו צבע שחור רגיל, אבל לרכב האוטונומי שלך הוא יברח כמה שיותר בהיר. גישה זו מספקת תוצאות אמינות ובעלות נמוכה שניתן ליישם באופן מיידי.

קפיצות מפתח קדימה בבטיחות רכב

הכנסת צבע שחור מחזיר אור עשויה להציל מיליוני חיים בעתיד. המושגים החדשניים כמו זה עזרו להפוך את הנסיעה במכונית האהובה עליך ממסכנת לפעילות בטוחה מאוד. הנה עוד כמה חידושים מגניבים ששינו את עולם הרכב לנצח.

וולוו מציגה חגורת בטיחות 3 נקודות - 1959

אתה חייב למסור את זה לרוכבים האמיצים האלה לפני שנות ה-1960. הנהגים האלה היו מסתובבים ברכבי הפלדה הכבדים שלהם עם חגורות חגורות בלבד. סוג זה של חגורה לא ישלוט בפלג הגוף העליון שלך. ככזה, זה היה נפוץ שאנשים חווים פציעות ראש ופלג גוף עליון בזמן חגורת בטיחות.

מהנדס וולוו נילס בוהלין שינה הכל עם הצגת חגורת 3 נקודות ב-1959. וולוו אמזון ווולוו PV544 היו שתי המכוניות הראשונות שפתחו את הטכנולוגיה המהפכנית הזו ששמרה על החצי העליון והתחתון שלך מרוסנים. יש לציין שחגורות בטיחות הן סטנדרטיות היום בכל רכב, ומסיבות מצוינות. הם הצילו מיליוני חיים וניתן לייחס אותם כאחת ההמצאות שעזרו לרוב האנשים במהלך 100 השנים האחרונות.

בעוד וולוו היא חברה בורסאית, היא נסחרת בעיקר בבורסת נאסד"ק שטוקהולם בשוודיה. בארצות הברית ניתן לסחור במניות וולוו באמצעות תעודות פיקדון אמריקאיות (ADRs) במקום זאת תחת הטיקר OTC 'VLVLY'.

ג'נרל מוטורס מציגה כריות אוויר - 1973

ג'נרל מוטורס חברה (GM +% 0.02)

ג'נרל מוטורס הייתה מקדימה את העקומה כשהציגה את כריות האוויר הראשונות בשנת 1973. ה- Oldsmobile Toronado היה הרכב הראשון שהציע את התקן הבטיחות המהפכני הזה לציבור. במהלך אותה תקופה, תכונת הבטיחות הניסיונית נקראה "מערכת ריסון כרית אוויר".

ההפעלה הראשונה של כריות האוויר לא גרמה לתגובה גדולה בשוק. GM ציינה שלצרכנים אין מוטיבציה. צרכנים העריכו את הבטיחות הנוספת אך לא הבינו כמה הם מקבלים עד שהדיווחים חזרו שנים לאחר מכן. ככזה, GM ביטלה כריות אוויר במכוניותיהן רק 4 שנים מאוחר יותר ב-1977.

ברגע שהמספרים חשפו את ההשפעות מצילות החיים של ההמצאה, הביקוש עלה. עם זאת, רק בשנת 1988, ממשלת ארה"ב קבעה סוף סוף כריות אוויר חובה לנוסעים מלפנים. כיום, כריות אוויר הן סטנדרט בכל הרכבים החדשים. מכשירים מתנפחים אלו הצילו אינספור חיים ונשארו אחת ממערכות הבטיחות המרכזיות המגנות עליכם ועל יקיריכם בעת המעבר.

מרצדס בנץ מציגה ABS – 1978

שדרוג בטיחות גדול נוסף שעזר לשמור על בטיחות האנשים בכבישים המהירים היה הצגת מערכות בלימה ABS בשנת 1978. ה-ABS הראשון היה על מרצדס בנץ S-Class W116. רכב יוקרתי זה הציג שורה של אפשרויות יוקרה ובטיחות בלעדיות לתקופתו.

ABS הייתה מהפכנית מכיוון שמנעה מההגה להינעל ברגעים של בלימה אינטנסיבית. ה-ABS עוקב אחר נעילת הגלגלים ומשחרר ומפעיל את הבלם במהירות כדי למנוע חוסר היגוי. במשך שנים רבות של מחקר קפדני, מרצדס הצליחה להציג את מערכת הבלמים הרב-ערוצית הראשונה בעלת ארבעת הגלגלים נגד נעילה. מהר קדימה להיום, וזה סטנדרטי לכל רכב על הכביש.

בדומה לוולוו, מרצדס בנץ היא חברה ציבורית הנסחרת בעיקר בבורסה אירופאית - בורסת פרנקפורט בגרמניה. ניתן לגשת למניות שלה גם כ-ADR ללא מרשם תחת הטיקר 'MBGYY'.

העתיד של בטיחות רכב

התקדמות הבטיחות ממשיכות לשנות את הדרך שבה אנשים נוסעים לעבודה. המאפיינים הסטנדרטיים של היום כוללים כריות אוויר מרובות, חגורות בטיחות, מערכות נגד התנגשות ועוד. כל ההמצאות הללו פועלות יחד כדי ליצור את הסביבה הבטוחה ביותר האפשרית. הצגת כלי רכב חכמים מוסיפה שכבה נוספת של שיפורי בטיחות למשוואה.

רבים מאמינים שבקרוב יחסרו כלל נהגים אנושיים בכבישים. הם שמו לב שעידן הרכבים האוטונומיים והנשלטים בינה מלאכותית מתקרב במהירות. כתוצאה מכך, ניתן להגביר את הבטיחות על ידי עדכון תוכנה פשוט, החלפת צבע או שדרוג חיישנים במקום יצירת צמיגים חדשים או חגורות בטיחות.

צבע מבוסס TiO2 - שדרוג בטיחות אוטונומי שכולם צריכים

רכבים בנהיגה עצמית כאן כדי להישאר מסיבות רבות. יש להם פוטנציאל לשפר את הבטיחות, להוזיל עלויות ולהקל על חיי היומיום למיליונים. הכנסת צבע מבוסס TiO2 תעזור להפוך את התרחיש הזה לבטוח יותר עבור כולם. לעת עתה, יש עדיין הרבה מחקר לעשות על הצד העסקי של המיזם הזה. ככזה, זה חכם לעקוב אחר התפתחות זו וכיצד ניתן ליישם אותה בשנים הקרובות.

למד על פרויקטי תחבורה מגניבים אחרים כאן.