Sähköajoneuvojen turvallisuuden parantaminen TiO2-pohjaisella maalilla

LiDAR on olennainen osa nykypäivän autonomisia ajoneuvoja, koska sitä käytetään luomaan 3D-karttoja ympäristöstä. Huolimatta viimeaikaisista edistysaskeleista LiDARin havaitsemiskyvyssä, sillä on edelleen vaikeuksia havaita valoa absorboivia materiaaleja, kuten erittäin mustia kohteita. Äskettäinen tutkimus, joka julkaistiin ACS Applied Materials (AMAT ) & Interfaces -lehdessä, osoittaa, miten TiO2-pohjainen maali voisi auttaa ratkaisemaan näitä ongelmia. Tässä kaikki, mitä sinun tarvitsee tietää.

Mikä on LiDAR?

Ymmärtääksesi, miksi tarvitset erittäin heijastavaa mustaa maalia, sinun on ensin opittava LiDARista ja sen monista käyttötavoista. LiDAR on heijastavaa valoon perustuva anturi, joka pystyy erittäin tarkasti määrittämään kohteiden muodon ja etäisyyden. Nämä järjestelmät toimivat kuin sonari, sillä ne lähettävät signaalin, joka heijastuu takaisin. Signaalin palaamisaikaa voidaan käyttää ajan tai ympäristön kuvaamiseen.

LiDAR käyttää pieniä valopulsseja äänen sijaan. Tämä rakenne tarjoaa sille enemmän tarkkuutta monissa tilanteissa.  Tänään LiDAR on olennainen osa monia automatisoituja laitteita. Tämä teknologia on kehittynyt merkittävästi viimeisen viiden vuoden aikana, kun tekoälyintegraatio on tehnyt järjestelmistä älykkäämpiä.

Erittäin heijastava musta maali

Erittäin heijastavaa mustaa maalia voidaan levittää helposti esineisiin, jotta kasvava autonomisten ajoneuvojen laivasto näkee ne selvästi. Tämä edistysaskel ei ehkä vaikuta merkittävältä, mutta kun tajuaa, että tänään teillä on arviolta 2 531 206 akkukäyttöistä ja plug-in -hybridiä, näet, miksi on tärkeää, ettei nämä ajoneuvot törmää yhteisöön. Erityisesti analyytikot ennustavat, että Yhdysvaltain moottoriteillä on vuoteen 2030 mennessä yli 26,4 miljoonaa sähköajoneuvoa.
TiO2-pohjaisen maalin käyttö voisi auttaa pelastamaan miljoonia ihmishenkiä tulevaisuudessa. Tunnistaen tämän tosiasian, joukko innovatiivisia insinöörejä, joita johti Chang-Min Yoon, aloitti tehtävän luoda super-LiDAR-heijastava musta maali, joka on helppo levittää, kestävä ja lämpöä kestävä. Tutkimuksensa tuloksena syntyi uusi TiO2-pohjainen maali ja valmistusmenetelmä, jotka voidaan helposti monistaa ja käyttää vähäisin kustannuksin.

Kuinka TiO2-pohjainen (titaanioksidi) maali valmistetaan

TiO2-pohjaisen maalin valmistusprosessi eroaa perinteisestä maalista, jossa pigmentit sekoitetaan hartsin, liuottimen ja lisäaineiden kanssa, jotta saadaan levitettävä pinnoite. TiO2-pohjaisen maalin luomiseksi tutkijat päättivät käyttää uutta lähestymistapaa. He suorittivat prosessin etsausvaiheet ennen pelkistystä.

Ensimmäinen vaihe oli valmistaa ohuita levyjä, joissa on ontto musta TiO2 (HL/BT). Tämän tehtävän suorittamiseksi he lisäsivät ohuen kerroksen titaanioksidia (TiO2) pienille mikroskooppisille lasinsirpaleille. Sen jälkeen hydrofluorihappoa käytettiin lasin etsaamiseen pois. Tätä menetelmää, jota kutsutaan sol-geliksi, jäljelle jää erittäin heijastavaa TiO2-jäämää.

Tutkijat halusivat viedä luomuksensa vielä pidemmälle. He päättelivät, että NaBH4-pelkistys voisi vaikuttaa hapetustilaan. Tämän jälkeen he sekoittivat materiaalin lakkaan, luoden helposti levitettävän, erittäin heijastavan mustan maalin ennen testausvaiheeseen siirtymistä.

Tulokset

Lopullinen maali osoittautui 140 nm:n paksuiseksi (HL/BT140). Tämä paksuus on tarpeen, koska maalia on levitettävä epätasaisiin ja omituisen muotoisiin pintoihin. Maalin mustuuden testaus osoitti mustuuden (L*) arvoksi 13,3. Tämä on verrattavissa tavalliseen mustaan maaliin.
Sama testaus osoitti korkean NIR-heijastuksen, 23,6 % aallonpituudella 905 nm. Nämä tulokset ylittivät tutkijoiden odotukset ja herättivät huomiota autonomisten ajoneuvojen sektorilla. Tämä lisääntynyt tietoisuus auttaa tutkijoita löytämään lisärahoitusta.

TiO2-pohjaisen maalin testaus

Tiimi pyrki todistamaan, että heidän luomuksensa on LiDAR-ystävällinen käyttämällä kahta nykyään käytössä olevaa LiDAR-anturityyppiä, 360‑asteista pyörivää ja peilipohjaista. Näitä antureita löytyy kaikesta itseohjautuvista autoista robotipölynimureista sotilasdroonien asti. Tästä syystä on suuri tarve parantaa tätä teknologiaa mahdollisimman pienellä kustannuksella.
Testausvaihe ei tarvinnut kestää kauan, sillä LiDAR tunnisti helposti TiO2-pohjaisen maalin johdonmukaisesti, jopa pimeissä ja visuaalisesti haastavissa tilanteissa. Tutkijat testasivat maalia epäedullisissa sääolosuhteissa ja puhtaassa pimeydessä varmistaakseen tulosten tarkkuuden. He päättelivät, että uusi maali on optimaalinen ratkaisu autonomisten ajoneuvojen törmäysten ehkäisyyn.

Todelliset sovellukset

Autonomiset ajoneuvot ovat täällä, ja TiO2-pohjainen maali voi auttaa pelastamaan henkiä. Tämän tyyppistä maalia voidaan käyttää varmistamaan, että ajoneuvo toimii lupauksensa mukaisesti, jopa heikossa näkyvyydessä. Voit nähdä titaanioksidimaalia käytettävän merkitsemään koulukohteita, kylttejä, ajoneuvoja, kaistoja ja paljon muuta. Mielenkiintoista on, että matkustajille se näyttää tavalliselta mustalta maalilta, mutta autonomiselle ajoneuvolle se loistaa mahdollisimman kirkkaasti. Tämä lähestymistapa tarjoaa luotettavia ja edullisia tuloksia, jotka voidaan toteuttaa heti.

Keskeiset edistysaskeleet autojen turvallisuudessa

Erittäin heijastavan mustan maalin käyttöönotto voisi tulevaisuudessa pelastaa miljoonia henkiä. Tämän kaltaiset innovatiiviset konseptit ovat auttaneet muuttamaan suosikkiautosi ajamisen vaarallisesta erittäin turvalliseksi toiminnaksi. Tässä on joitakin muita hienoja innovaatioita, jotka ovat muuttaneet autoteollisuuden ikuisesti.

Volvo esittelee 3‑pisteisen turvavyön – 1959

Täytyy antaa kunnia näille rohkeille kuljettajille ennen 1960-lukua. Nämä kuljettajat ajoivat raskaissa teräksisissä ajoneuvoissaan vain vyötärönauhoilla. Tämäntyyppinen vyö ei hallinnut ylävartaloa. Tästä syystä oli yleistä, että ihmiset kokivat pään ja ylävartalon vammoja käyttäessään turvavyötä.
Volvon insinööri Nils Bohlin muutti kaiken esittelemällä 3‑pisteisen turvavyön vuonna 1959. Volvo Amazon (AMZN ) ja Volvo PV544 olivat ensimmäiset kaksi autoa, jotka omaksuivat tämän mullistavan teknologian, joka piti sekä ylä- että alapuolen rajoitettuna. Huomionarvoista on, että turvavyöt ovat tänä päivänä vakiintuneet kaikissa ajoneuvoissa, ja hyvät syyt siihen. Ne ovat pelastaneet miljoonia henkiä ja voidaan katsoa yhdeksi keksinnöistä, jotka ovat auttaneet eniten ihmisiä viimeisen 100 vuoden aikana.
Vaikka Volvo on julkisesti noteerattu yhtiö, se on pääasiassa listattu Nasdaq Stockholm -pörssissä Ruotsissa.  Yhdysvalloissa Volvo-osakkeita voidaan käydä kauppaa American Depositary Receipts (ADR) -järjestelmän kautta, OTC-tunnuksella ‘VLVLY’.

General Motors esittelee turvatyynyä – 1973

GM Hintakaavio

General Motors (GM ) oli edelläkävijä, kun se esitteli ensimmäiset turvatyynyt vuonna 1973. Oldsmobile Toronado oli ensimmäinen ajoneuvo, joka tarjosi tämän mullistavan turvalaitteen yleisölle. Tuona aikana kokeellinen turvaominaisuus kutsuttiin nimellä “Air Cushion Restraint System“.
Ensimmäinen turvatyynyjen sarja ei aiheuttanut merkittävää markkinareaktiota. GM totesi, että kuluttajat eivät olleet motivoituneita. Kuluttajat arvostivat lisäturvaa, mutta eivät tajunneet, kuinka paljon he saivat, ennen kuin raportit palasivat vuosien jälkeen. Tästä syystä GM peruutti turvatyynyt autoistaan vain neljä vuotta myöhemmin, vuonna 1977.
Kun numerot paljastivat keksinnön henkeä pelastavat vaikutukset, kysyntä kasvoi. Kuitenkin vasta vuonna 1988 Yhdysvaltain hallitus teki turvatyynyt pakollisiksi etumatkustajille. Tänään turvatyynyt ovat vakiona kaikissa uusissa ajoneuvoissa. Nämä täytettävät laitteet ovat pelastaneet lukemattomia henkiä ja pysyvät yhtenä keskeisistä turvajärjestelmistä, jotka suojaavat sinua ja läheisiäsi matkustettaessa.

Mercedes Benz esittelee ABS – 1978

Toinen merkittävä turvallisuuspäivitys, joka auttoi pitämään ihmisiä turvallisempina moottoriteillä, oli ABS-jarrujärjestelmien käyttöönotto vuonna 1978. Ensimmäinen ABS oli Mercedes-Benz (MBG.DE ) S-Class W116 -mallissa. Tämä huippuluokan ajoneuvo sisälsi aikansa eksklusiivisia luksus- ja turvaominaisuuksia.
ABS oli mullistava, koska se esti ohjauspyörän lukkiutumisen intensiivisen jarrutuksen aikana. ABS valvoo pyörän lukkiutumista ja vapauttaa sen sekä käynnistää jarrun nopeasti estäen ohjauksen menetyksen. Monien vuosien tarkassa tutkimuksessa Mercedes pystyi esittelemään ensimmäisen neljän pyörän monikanavaisen lukkiutumisenestojärjestelmän. Nykyään se on vakiona jokaisessa tiellä olevassa ajoneuvossa.
Kuten Volvo, myös Mercedes Benz on julkisesti noteerattu yhtiö, joka on pääasiassa listattu eurooppalaisessa pörssissä – Frankfurtin pörssissä Saksassa.  Sen osakkeita voidaan myös käydä kauppaa ADR:ina OTC-markkinoilla tunnuksella ‘MBGYY’.

Autoturvallisuuden tulevaisuus

Turvallisuusparannukset jatkavat ihmisten liikkumistavan muuttamista. Nykyiset vakiotoiminnot sisältävät useita turvatyynyjä, turvavöitä, törmäyksenestojärjestelmiä ja paljon muuta. Kaikki nämä keksinnöt toimivat yhdessä luodakseen mahdollisimman turvallisen ympäristön. Älykkäiden ajoneuvojen käyttöönotto lisää yhtälöön vielä yhden turvallisuusparannuksen kerroksen.
Monet uskovat, että teillä ei pian ole lainkaan ihmiskuljettajia. He ovat huomanneet, että autonomisten ja tekoälyohjattujen ajoneuvojen aikakausi lähestyy nopeasti. Tästä syystä turvallisuutta voitaisiin parantaa yksinkertaisella ohjelmistopäivityksellä, maalin vaihtamisella tai antureiden päivittämisellä sen sijaan, että luotaisiin uusia renkaita tai turvavöitä.

TiO2-pohjainen maali – autonominen turvallisuuspäivitys, jota kaikki tarvitsevat

Itseohjautuvat ajoneuvot ovat täällä pysyäkseen monista syistä. Ne voivat parantaa turvallisuutta, alentaa kustannuksia ja tehdä jokapäiväisestä elämästä helpompaa miljoonille ihmisille. TiO2-pohjaisen maalin käyttöönotto auttaa tekemään tästä skenaariosta turvallisemman kaikille. Tällä hetkellä on vielä paljon tutkimusta tehtävänä tämän hankkeen liiketoimintapuolella. Siksi on viisasta pitää silmällä tätä kehitystä ja sitä, miten se voitaisiin toteuttaa tulevina vuosina.

Tutustu muihin hienoihin liikenneprojekteihin täällä.