Verbeteren van EV-veiligheid met TiO2-gebaseerde verf

LiDAR is een cruciaal onderdeel van de hedendaagse autonome voertuigen, omdat het wordt gebruikt om 3D-kaarten van de omgeving te maken. Ondanks recente vooruitgangen in de LiDAR-detectiecapaciteiten, heeft het nog steeds moeite met het detecteren van lichtabsorberende materialen, zoals zeer zwarte objecten. Een recente studie gepubliceerd in ACS Applied Materials (AMAT ) & Interfaces toont aan hoe TiO2-gebaseerde verf kan helpen deze problemen op te lossen. Hier is alles wat je moet weten.

Wat is LiDAR?

Om te begrijpen waarom je hoogreflecterende zwarte verf nodig hebt, moet je eerst leren over LiDAR en de vele toepassingen ervan. LiDAR is een op reflecterend licht gebaseerd sensor die met grote nauwkeurigheid de vorm en afstand van objecten kan bepalen. Deze systemen werken als sonar doordat ze een signaal uitzenden dat wordt teruggekaatst. De snelheid waarmee het signaal terugkeert kan worden gebruikt om de tijd of omgeving te beschrijven.

LiDAR gebruikt kleine lichtpulsen in plaats van geluid. Deze structuur biedt het meer nauwkeurigheid in veel omstandigheden. Vandaag is LiDAR een essentieel onderdeel in veel geautomatiseerde apparaten. Deze technologie is de afgelopen vijf jaar aanzienlijk verbeterd, waarbij AI-integratie slimmere systemen mogelijk maakt.

Hoogreflecterende Zwarte Verf

Hoogreflecterende zwarte verf kan gemakkelijk op voorwerpen worden aangebracht om ervoor te zorgen dat de groeiende vloot autonome voertuigen ze duidelijk kan zien. Deze vooruitgang lijkt misschien niet veel, maar wanneer je beseft dat er naar schatting 2.531.206 batterij- en plug‑in hybride voertuigen op de weg zijn, zie je waarom het belangrijk is dat deze voertuigen niet tegen de gemeenschap botsen. Analisten voorspellen bovendien dat er tegen 2030 meer dan 26,4 miljoen EV’s op de Amerikaanse snelwegen zullen zijn.
Het gebruik van TiO2-gebaseerde verf zou in de toekomst miljoenen levens kunnen redden. Met dit besef begon een groep innovatieve ingenieurs onder leiding van Chang‑Min Yoon aan een missie om een super‑LiDAR‑reflecterende zwarte verf te creëren die gemakkelijk aan te brengen, duurzaam en thermisch bestand is. De resultaten van hun onderzoek zijn een nieuwe TiO2‑gebaseerde verf en een productiemethode die gemakkelijk kan worden gedupliceerd en tegen minimale kosten kan worden toegepast.

Hoe TiO2‑gebaseerde (titaniumdioxide) verf wordt gemaakt

Het proces om TiO2‑gebaseerde verf te maken verschilt van traditionele verf, waarbij pigmenten worden gemengd met hars, oplosmiddel en additieven om een smeerbare coating te creëren. Om TiO2‑gebaseerde verf te maken, besloten de onderzoekers een nieuwe aanpak te volgen. Ze voltooiden de ets‑stappen van het proces vóór de reductie.

De eerste stap was het maken van dunne platen met holle zwarte TiO2 (HL/BT). Om dit te bereiken, voegden ze een dunne laag titaniumdioxide (TiO2) toe aan kleine microscopische glazen scherven. Vervolgens werd waterstoffluoride gebruikt om het glas weg te etsen. Deze methode, sol‑gel genoemd, laat een hoogreflecterend TiO2‑residu achter.

De onderzoekers wilden hun creatie nog verder ontwikkelen. Ze concludeerden dat een NaBH4‑reductie de oxidatietoestand kon beïnvloeden. Vervolgens mengden ze het materiaal met vernis, waardoor een gemakkelijk smeerbare, hoogreflecterende zwarte verf ontstond, voordat ze de testfase ingingen.

Resultaten

De uiteindelijke verf bleek een dikte van 140 nm (HL/BT140) te hebben. Deze dikte is nodig omdat de verf op oneffen en vreemd gevormde oppervlakken moet worden aangebracht. Tests van de zwartheid van de verf toonden een zwartheid (L*) van 13,3. Dit is vergelijkbaar met gewone zwarte verf.
Dezelfde tests toonden een hoge NIR‑reflectie van 23,6 % bij een golflengte van 905 nm. Deze resultaten overtroffen de verwachtingen van de onderzoekers en trokken de aandacht in de autonome voertuigsector. Deze verhoogde bekendheid zou de onderzoekers moeten helpen extra financiering te vinden.

Testen van TiO2‑gebaseerde verf

Het team zette zich in om hun creatie LiDAR‑vriendelijk te bewijzen met behulp van twee verschillende soorten LiDAR‑sensoren die tegenwoordig worden gebruikt: 360‑draaiende en spiegelgebaseerde sensoren. Deze sensoren zijn te vinden op alles, van zelfrijdende auto’s tot robotstofzuigers tot militaire drones. Daarom is er een grote vraag om deze technologie zo goedkoop mogelijk te verbeteren.
Hun testfase hoefde niet lang te duren, omdat de LiDAR de TiO2‑gebaseerde verf consequent gemakkelijk herkende, zelfs in donkere en visueel uitdagende scenario’s. De onderzoekers testten de verf onder ongunstige, weerachtige omstandigheden en in volledige duisternis om hun resultaten te verifiëren. Ze concludeerden dat hun nieuwe verf de optimale oplossing is voor het voorkomen van botsingen bij autonome voertuigen.

Toepassingen in de echte wereld

Autonome voertuigen zijn er en TiO2‑gebaseerde verf zou kunnen helpen levens te redden. Deze verfsoort kan worden gebruikt om te garanderen dat het voertuig presteert zoals beloofd, zelfs bij slechte zichtomstandigheden. Je zou titaniumdioxide‑verf kunnen zien die wordt gebruikt om schoolzones, borden, voertuigen, rijstroken en nog veel meer te markeren. Interessant genoeg lijkt het voor passagiers gewone zwarte verf, maar voor je autonome voertuig zal het zo fel mogelijk schitteren. Deze aanpak levert betrouwbare en goedkope resultaten op die direct kunnen worden geïmplementeerd.

Belangrijke sprongen vooruit in autoveiligheid

De introductie van hoogreflecterende zwarte verf zou in de toekomst miljoenen levens kunnen redden. Innovatieve concepten zoals dit hebben ervoor gezorgd dat rijden in je favoriete auto van een gevaarlijke naar een zeer veilige activiteit is gegaan. Hier zijn enkele andere coole innovaties die de automobielwereld voorgoed hebben veranderd.

Volvo introduceert 3‑puntgordel – 1959

Je moet die moedige rijders vóór de jaren zestig een pluim geven. Deze chauffeurs reden in hun zware stalen voertuigen met alleen heupgordels. Dit type gordel controleerde niet je bovenlichaam. Daardoor was het gebruikelijk dat mensen hoofd- en bovenlichaamblessures opliepen terwijl ze een veiligheidsgordel droegen.

Volvo‑ingenieur Nils Bohlin veranderde alles met de introductie van de 3‑puntgordel in 1959. De Volvo Amazon (AMZN ) en Volvo PV544 waren de eerste twee auto’s die deze revolutionaire technologie droegen, die zowel je boven- als onderlichaam vastzette. Opmerkelijk is dat veiligheidsgordels tegenwoordig standaard zijn in elk voertuig, en dat is om goede redenen. Ze hebben miljoenen levens gered en kunnen worden beschouwd als een van de uitvindingen die de meeste mensen in de afgelopen 100 jaar heeft geholpen.

Hoewel Volvo een beursgenoteerd bedrijf is, staat het voornamelijk genoteerd aan de Nasdaq Stockholm-beurs in Zweden. In de Verenigde Staten kunnen Volvo‑aandelen worden verhandeld via American Depositary Receipts (ADRs) onder de OTC‑ticker ‘VLVLY’.

General Motors introduceert airbags – 1973

GM Prijsgrafiek

General Motors (GM ) lag voorop toen het in 1973 de eerste airbags introduceerde. De Oldsmobile Toronado was het eerste voertuig dat dit revolutionaire veiligheidssysteem aan het publiek bood. In die tijd werd de experimentele veiligheidsfunctie het “Air Cushion Restraint System” genoemd.

De eerste uitrol van airbags veroorzaakte geen grote marktreactie. GM merkte op dat consumenten niet gemotiveerd waren. Consumenten waardeerden de extra veiligheid, maar beseften niet hoeveel ze kregen totdat de rapporten jaren later terugkwamen. Daarom schafte GM airbags in hun auto’s al vier jaar later, in 1977, af.

Toen de cijfers de levensreddende effecten van de uitvinding aantoonden, steeg de vraag. Het duurde echter tot 1988 voordat de Amerikaanse overheid airbags verplicht stelde voor voorpassagiers. Tegenwoordig zijn airbags standaard in alle nieuwe voertuigen. Deze opblaasbare apparaten hebben talloze levens gered en blijven een van de kernveiligheidssystemen die jou en je dierbaren beschermen tijdens het reizen.

Mercedes Benz introduceert ABS – 1978

Een andere belangrijke veiligheidsupgrade die mensen veiliger op de snelwegen hield, was de introductie van ABS‑remmen in 1978. De eerste ABS zat op de Mercedes‑Benz S‑Class W116. Dit luxe voertuig bood een reeks exclusieve luxe‑ en veiligheidsopties voor die tijd.

ABS was revolutionair omdat het verhinderde dat het stuurwiel vast kwam te zitten tijdens momenten van intens remmen. Het ABS controleert op wielvergrendeling en laat los en activeert de rem snel om een verlies van stuurcontrole te voorkomen. Na vele jaren van nauwgezet onderzoek kon Mercedes het eerste vierwiel‑multikanaal anti‑bloksysteem introduceren. Snel vooruit naar vandaag, en het is standaard in elk voertuig op de weg.

Net als Volvo is Mercedes Benz een beursgenoteerd bedrijf, voornamelijk genoteerd aan een Europese beurs – de Frankfurt Stock Exchange in Duitsland. De aandelen kunnen ook worden verhandeld als ADR’s over‑the‑counter onder de ticker ‘MBGYY’.

De toekomst van autoveiligheid

Veiligheidsontwikkelingen blijven de manier waarop mensen reizen veranderen. De standaardfuncties van vandaag omvatten meerdere airbags, veiligheidsgordels, anti‑botsingssystemen en meer. Al deze uitvindingen werken samen om de veiligste mogelijke omgeving te creëren. De introductie van slimme voertuigen voegt een extra laag veiligheidsverbeteringen toe aan de vergelijking.
Velen geloven dat de wegen binnenkort helemaal geen menselijke bestuurders meer zullen hebben. Ze hebben opgemerkt dat het tijdperk van autonome en AI‑gestuurde voertuigen snel nadert. Daardoor kan de veiligheid worden verhoogd door een eenvoudige software‑update, het veranderen van verf of het upgraden van sensoren, in plaats van het ontwikkelen van nieuwe banden of veiligheidsgordels.

TiO2‑gebaseerde verf – een autonome veiligheidsupgrade die iedereen nodig heeft

Zelfrijdende voertuigen zijn hier om te blijven om vele redenen. Ze hebben het potentieel om de veiligheid te verbeteren, kosten te verlagen en het dagelijks leven voor miljoenen gemakkelijker te maken. De introductie van TiO2‑gebaseerde verf zal dat scenario voor iedereen veiliger maken. Voorlopig is er nog veel onderzoek nodig aan de zakelijke kant van dit project. Daarom is het verstandig om deze ontwikkeling in de gaten te houden en te zien hoe deze in de komende jaren kan worden geïmplementeerd.

Lees hier meer over andere coole transportprojecten hier.

(MBG.DE )