تعزيز سلامة السيارات الكهربائية بطلاء TiO2

LiDAR هو مكوّن حاسم في المركبات الذاتية القيادة اليوم حيث يُستخدم لإنشاء خرائط ثلاثية الأبعاد للبيئة. على الرغم من التقدمات الأخيرة في قدرات استشعار LiDAR، لا يزال يواجه صعوبة في كشف المواد التي تمتص الضوء مثل العناصر السوداء جداً. دراسة نُشرت في مجلة ACS Applied Materials (AMAT ) & Interfaces تُظهر كيف يمكن لطلاء TiO2 أن يساعد في حل هذه المشكلات. إليك كل ما تحتاج معرفته.

ما هو LiDAR؟

لفهم لماذا تحتاج إلى طلاء أسود عالي الانعكاس، عليك أولاً التعرف على LiDAR واستخداماته المتعددة. LiDAR هو مستشعر يعتمد على الضوء العاكس يمكنه تحديد شكل ومسافة الأجسام بدقة عالية. تعمل هذه الأنظمة مثل السونار حيث تُرسل إشارة تُعاد صداها. يمكن استخدام معدل عودة الإشارة لوصف الوقت أو البيئة.

يستخدم LiDAR نبضات ضوئية دقيقة بدلاً من الصوت. يمنحه هذا الهيكل دقة أكبر في العديد من الظروف. اليوم، يُعد LiDAR مكوّنًا أساسيًا في العديد من الأجهزة الآلية. لقد تحسّنت هذه التقنية بشكل كبير خلال السنوات الخمس الماضية بفضل دمج الذكاء الاصطناعي الذي يدفع الأنظمة لتصبح أكثر ذكاءً.

طلاء أسود عالي الانعكاس

يمكن تطبيق طلاء أسود عالي الانعكاس بسهولة على الأشياء لضمان أن أسطول المركبات الذاتية القيادة المتزايد يمكنه رؤيتها بوضوح. قد لا يبدو هذا التقدم أمرًا كبيرًا، ولكن عندما تدرك أن هناك ما يقدّر بـ 2,531,206 سيارة بطارية وهجينة قابلة للشحن على الطرق اليوم، يمكنك أن ترى لماذا من المهم تجنّب اصطدام هذه المركبات بالمجتمع. ومن الجدير بالذكر أن المحللين يتوقعون وجود أكثر من 26.4 مليون سيارة كهربائية على طرق الولايات المتحدة بحلول عام 2030.
يمكن لاستخدام طلاء TiO2 أن يساعد في إنقاذ ملايين الأرواح في المستقبل. إدراكًا لهذا الواقع، انطلقت مجموعة من المهندسين المبتكرين بقيادة تشانغ-مين يون في مهمة لإنشاء طلاء أسود فائق الانعكاس لـ LiDAR يمكن تطبيقه بسهولة، ومتين، ومقاوم للحرارة. نتائج أبحاثهم هي طلاء TiO2 جديد وطريقة صُنع يمكن تكرارها وتطبيقها بتكاليف قليلة.

كيف يتم صنع طلاء TiO2 (ثنائي أكسيد التيتانيوم)

تختلف عملية صنع طلاء TiO2 عن الطلاء التقليدي حيث تُخلط الصبغات مع الراتنج والمذيب والمواد المضافة لإنشاء طبقة قابلة للانتشار. لإنشاء طلاء TiO2، قرر الباحثون اتخاذ نهج جديد. أكملوا خطوات النقش في العملية قبل عملية الاختزال.

كانت الخطوة الأولى هي صنع ألواح رقيقة تحتوي على TiO2 أسود مجوف (HL/BT). لتحقيق ذلك، أضافوا طبقة رقيقة من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) على شظايا زجاجية دقيقة صغيرة. ثم استُخدم حمض الهيدروفلوريك لنقش الزجاج وإزالته. تُعرف هذه الطريقة باسم السول-جيل، وتترك بقايا TiO2 عالية الانعكاس.

أراد الباحثون أن يطوّروا ابتكارهم أكثر. استنتجوا أن اختزال NaBH4 يمكن أن يؤثر على حالة الأكسدة. ثم خلطوا المادة مع الورنيش، مُنتجين طلاءً أسودًا عالي الانعكاس وسهل الانتشار قبل الدخول في مرحلة الاختبار.

النتائج

تبين أن الطلاء النهائي له سمك 140 نانومتر (HL/BT140). هذا السمك مطلوب لأن الطلاء يحتاج إلى تطبيق على أسطح غير مستوية وغريبة الشكل. أظهر اختبار درجة السواد للطلاء قيمة سودة (L*) تبلغ 13.3. وهذا يُقارن بالطلاء الأسود الشائع.
أظهر الاختبار نفسه انعكاسًا عاليًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) بنسبة 23.6% عند طول موجة 905 نانومتر. تجاوزت هذه النتائج توقعات الباحثين وأثارت الدهشة في قطاع المركبات الذاتية القيادة. يجب أن يساعد هذا الوعي المتزايد الباحثين في الحصول على تمويل إضافي.

اختبار طلاء TiO2

سعى الفريق لإثبات أن ابتكارهم صديق لـ LiDAR باستخدام نوعين مختلفين من حساسات LiDAR المستخدمة اليوم، الدوارة بزاوية 360° وتلك القائمة على المرايا. يمكن العثور على هذه الحساسات في كل شيء من السيارات الذاتية القيادة إلى المكانس الروبوتية إلى الطائرات العسكرية بدون طيار. وبالتالي، هناك طلب كبير لتحسين هذه التقنية بأقل تكلفة ممكنة.
لم تستغرق مرحلة الاختبار وقتًا طويلاً حيث تعرف LiDAR بسهولة على طلاء TiO2 باستمرار، حتى في الظروف المظلمة والصعبة بصريًا. اختبر الباحثون الطلاء في ظروف شبيهة بالطقس السيئ وفي الظلام الكامل لضمان دقة النتائج. وخلصوا إلى أن طلاءهم الجديد هو الحل الأمثل لمنع تصادم المركبات الذاتية القيادة.

تطبيقات العالم الحقيقي

المركبات الذاتية القيادة موجودة الآن ويمكن لطلاء TiO2 أن يساعد في إنقاذ الأرواح. يمكن استخدام هذا النوع من الطلاء لضمان أن السيارة تعمل كما هو موعود، حتى في ظروف ضعف الرؤية. قد ترى طلاء ثاني أكسيد التيتانيوم يُستخدم لتحديد مناطق المدارس، الإشارات، المركبات، الحارات، وأكثر من ذلك. من المثير للاهتمام أن الطلاء سيظهر للركاب كطلاء أسود عادي، لكن لسيارتك الذاتية القيادة سيضيء بأقصى قدر ممكن. يوفر هذا النهج نتائج موثوقة ومنخفضة التكلفة يمكن تنفيذها فورًا.

قفزات رئيسية إلى الأمام في سلامة السيارات

يمكن أن يؤدي إدخال طلاء أسود عالي الانعكاس إلى إنقاذ ملايين الأرواح في المستقبل. مفاهيمه المبتكرة مثل هذه ساعدت في تحويل رحلتك بسيارتك المفضلة من خطر إلى نشاط آمن جدًا. إليك بعض الابتكارات الرائعة الأخرى التي غيرت عالم السيارات إلى الأبد.

فولفو تقدم حزام الأمان ثلاثي النقاط – 1959

يجب أن نعطي الفضل لهؤلاء السائقين الشجعان قبل الستينات. كان هؤلاء السائقون يركبون في مركباتهم الفولاذية الثقيلة مع أحزمة خصر فقط. هذا النوع من الأحزمة لا يتحكم في الجزء العلوي من الجذع. وبالتالي، كان من الشائع أن يتعرض الأشخاص لإصابات في الرأس والجزء العلوي من الجسم أثناء ارتداء حزام الأمان.

غيّر مهندس فولفو نيلس بوهلن كل شيء مع تقديم حزام الأمان ثلاثي النقاط في عام 1959. كانت فولفو أمازون وفولفو PV544 أول سيارتين تستخدمان هذه التقنية الثورية التي تحافظ على تثبيت النصف العلوي والسفلي من الجسم. ومن الجدير بالذكر أن أحزمة الأمان أصبحت معيارًا اليوم في كل مركبة، ولأسباب وجيهة. لقد أنقذت ملايين الأرواح ويمكن اعتبارها واحدة من الاختراعات التي ساعدت أكبر عدد من الناس خلال المئة عام الماضية.

بينما فولفو شركة مدرجة في البورصة، فهي مدرجة أساسًا في بورصة ناسداك ستوكهولم في السويد. في الولايات المتحدة يمكن تداول أسهم فولفو من خلال إيصالات الإيداع الأمريكية (ADRs) تحت رمز التداول OTC ‘VLVLY’.

جنرال موتورز تقدم الوسائد الهوائية – 1973

GM مخطط السعر

كانت جنرال موتورز سابقة في هذا المجال عندما قدمت أول وسائد هوائية في عام 1973. كان Oldsmobile Toronado أول مركبة تقدم هذا الجهاز الأمني الثوري للجمهور. خلال تلك الفترة، كان يُطلق على هذه الميزة التجريبية اسم “نظام وسادة الهواء للقيادة“.

لم يتسبب إطلاق أول مجموعة من الوسائد الهوائية في استجابة سوقية كبيرة. لاحظت جنرال موتورز أن المستهلكين غير محفزين. قدر المستهلكون الأمان الإضافي لكنهم لم يدركوا مقدار الفائدة حتى عادت التقارير بعد سنوات. وبالتالي، ألغت جنرال موتورز الوسائد الهوائية في سياراتها بعد أربع سنوات فقط في عام 1977.

عندما أظهرت الأرقام تأثيرات الإنقاذ للإنسان لهذا الاختراع، ارتفع الطلب. ومع ذلك، لم تُفرض الوسائد الهوائية كإلزامية للركاب الأماميين في الولايات المتحدة إلا في عام 1988. اليوم، تُعد الوسائد الهوائية معيارًا في جميع المركبات الجديدة. لقد أنقذت هذه الأجهزة القابلة للنفخ عددًا لا يحصى من الأرواح وتظل أحد الأنظمة الأمنية الأساسية التي تحميك وتحمي أحبائك أثناء التنقل.

مرسيدس بنز تقدم نظام ABS – 1978

ترقية أمان رئيسية أخرى ساعدت في الحفاظ على سلامة الناس على الطرق السريعة كانت تقديم أنظمة فرامل ABS في عام 1978. كان أول نظام ABS على سيارة مرسيدس-بنز الفئة S طراز W116. وقد تميزت هذه السيارة الفاخرة بمجموعة من خيارات الرفاهية والأمان الحصرية في ذلك الوقت.

كان نظام ABS ثوريًا لأنه يمنع عجلة القيادة من الانغلاق أثناء لحظات الفرملة الشديدة. يراقب ABS انغلاق العجلات ويحرره ويُطلق الفرامل بسرعة لمنع فقدان التحكم. بعد سنوات عديدة من البحث المتأنٍ، تمكنت مرسيدس من تقديم أول نظام فرامل مضاد للانغلاق متعدد القنوات لأربع عجلات. ومع تقدم الزمن، أصبح هذا النظام معيارًا لكل مركبة على الطريق.

مثل فولفو، مرسيدس بنز شركة مدرجة في البورصة وتُدرج أساسًا في بورصة أوروبية – بورصة فرانكفورت في ألمانيا. يمكن أيضًا الوصول إلى أسهمها كإيصالات إيداع أمريكية (ADRs) في السوق خارج البورصة تحت الرمز ‘MBGYY’.

مستقبل سلامة السيارات

تستمر التطورات في مجال السلامة في تغيير طريقة تنقل الناس. تشمل الميزات القياسية اليوم عدة وسائد هوائية، أحزمة أمان، أنظمة مضادة للتصادم، وأكثر. جميع هذه الاختراعات تعمل معًا لخلق بيئة آمنة قدر الإمكان. يضيف إدخال المركبات الذكية طبقة إضافية من تحسينات السلامة إلى المعادلة.
يعتقد الكثيرون أن الطرق قريبًا ستخلو تمامًا من السائقين البشريين. لقد لاحظوا أن عصر المركبات الذاتية القيادة والمتحكم فيها بالذكاء الاصطناعي يقترب بسرعة. وبالتالي، يمكن تحسين السلامة من خلال تحديث برمجي بسيط، أو تغيير الطلاء، أو ترقية الحساسات بدلاً من إنشاء إطارات أو أحزمة أمان جديدة.

طلاء TiO2 – ترقية سلامة ذاتية القيادة يحتاجها الجميع

المركبات الذاتية القيادة موجودة لتبقى لعدة أسباب. لديها القدرة على تحسين السلامة، خفض التكاليف، وتسهيل الحياة اليومية لملايين الأشخاص. سيساعد إدخال طلاء TiO2 في جعل هذا السيناريو أكثر أمانًا للجميع. في الوقت الحالي، لا يزال هناك الكثير من الأبحاث التي يجب إجراؤها على الجانب التجاري لهذا المشروع. لذلك، من الحكمة متابعة هذا التطور وكيفية تطبيقه في السنوات القادمة.

تعرف على مشاريع النقل الرائعة الأخرى هنا.

(AMZN ) (GM ) (MBG.DE )