Förbättra EV-säkerheten med TiO2-baserad färg

LiDAR är en avgörande komponent i dagens autonoma fordon eftersom den används för att skapa 3D‑kartor av omgivningen. Trots senaste framstegen i LiDAR:s sensorkapacitet har den fortfarande problem med att upptäcka ljusabsorberande material såsom mycket svarta föremål. En nyligen studie publicerad i ACS Applied Materials (AMAT ) & Interfaces visar hur TiO2‑baserad färg kan hjälpa till att lösa dessa problem. Här är allt du behöver veta.

Vad är LiDAR?

För att förstå varför du behöver högreflekterande svart färg måste du först lära dig om LiDAR och dess många användningsområden. LiDAR är en reflekterande ljusbaserad sensor som med stor noggrannhet kan bestämma form och avstånd på objekt. Dessa system fungerar som sonar genom att de sänder ut en signal som studsar tillbaka. Hastigheten med vilken signalen återkommer kan användas för att beskriva tid eller miljö.

LiDAR använder små ljuspulser istället för ljud. Denna struktur ger den större noggrannhet i många situationer.  Idag är LiDAR en väsentlig komponent i många automatiserade enheter. Denna teknik har förbättrats avsevärt under de senaste fem åren med AI‑integration som driver smartare system.

Högreflekterande svart färg

Högreflekterande svart färg kan enkelt appliceras på föremål för att säkerställa att den växande flottan av autonoma fordon kan se dem tydligt. Denna utveckling kanske inte verkar vara något stort, men när du inser att det uppskattas finnas 2 531 206 batteri‑ och plug‑in‑hybrider på vägarna idag, kan du förstå varför det är viktigt att dessa fordon inte krockar med samhället. Analytiker förutspår dessutom att det kommer att finnas över 26,4 miljoner EV på USA:s motorvägar år 2030.
Att använda TiO2‑baserad färg kan hjälpa till att rädda miljontals liv i framtiden. Med detta i åtanke startade en grupp innovativa ingenjörer ledda av Chang‑Min Yoon ett uppdrag att skapa en super‑LiDAR‑reflekterande svart färg som är lätt att applicera, hållbar och värmebeständig. Resultatet av deras forskning är en ny TiO2‑baserad färg och en tillverkningsmetod som enkelt kan dupliceras och appliceras till minimala kostnader.

Hur TiO2‑baserad (titanoxid) färg tillverkas

Tillverkningsprocessen för TiO2‑baserad färg skiljer sig från traditionell färg där pigment blandas med harts, lösningsmedel och tillsatser för att skapa ett spridbart lager. För att skapa TiO2‑baserad färg beslutade forskarna att ta ett nytt tillvägagångssätt. De genomförde etsningstegen i processen innan reduktionen.

Det första steget var att tillverka tunna plattor med ihålig svart TiO2 (HL/BT). För att utföra detta lade de ett tunt lager av titandioxid (TiO2) på små mikroskopiska glaskrossar. Därefter användes fluorsyra för att etsa bort glaset. Denna metod, kallad sol‑gel, lämnar kvar högreflekterande TiO2‑rester.

Forskarna ville ta sin skapelse ett steg längre. De drog slutsatsen att en NaBH4‑reduktion kunde påverka oxidationstillståndet. Därefter blandade de materialet med lack, vilket skapade en lättspridd, högreflekterande svart färg innan de gick in i testfasen.

Resultat

Den färdiga färgen visade sig ha en tjocklek på 140 nm (HL/BT140). Denna tjocklek krävs eftersom färgen måste appliceras på ojämna och oregelbundna ytor. Testning av färgens svarthet visade ett L*-värde på 13,3. Detta är jämförbart med vanlig svart färg.
Samma testning visade en hög NIR‑reflektion på 23,6 % vid en våglängd på 905 nm. Dessa resultat överträffade forskarnas förväntningar och har väckt uppmärksamhet inom den autonoma fordonssektorn. Denna ökade medvetenhet bör hjälpa forskarna att hitta ytterligare finansiering.

Testning av TiO2‑baserad färg

Teamet satte sig för att bevisa att deras skapelse var LiDAR‑vänlig genom att använda två olika typer av LiDAR‑sensorer som används idag, 360‑roterande och spegelbaserade. Dessa sensorer finns på allt från självkörande bilar till robotdammsugare och militära drönare. Därför finns ett stort behov av att förbättra denna teknik till så låg kostnad som möjligt.
Deras testfas behövde inte pågå länge eftersom LiDAR enkelt och konsekvent identifierade TiO2‑baserad färg, även i mörka och visuellt utmanande scenarier. Forskarna testade färgen under ogynnsamma väderliknande förhållanden och i total mörker för att säkerställa att resultaten var korrekta. De drog slutsatsen att deras nya färg var den optimala lösningen för att förhindra kollisioner i autonoma fordon.

Verkliga tillämpningar

Autonoma fordon är här och TiO2‑baserad färg kan hjälpa till att rädda liv. Denna typ av färg kan användas för att säkerställa att fordonet presterar som utlovat, även under dåliga siktförhållanden. Du kan se titandioxidfärg användas för att markera skolzoner, skyltar, fordon, körfält och mycket mer. Intressant nog kommer den att se ut som vanlig svart färg för passagerarna, men för ditt autonoma fordon kommer den att lysa så starkt som möjligt. Detta tillvägagångssätt ger pålitliga och kostnadseffektiva resultat som kan implementeras omedelbart.

Viktiga framsteg inom fordonsäkerhet

Införandet av högreflekterande svart färg kan rädda miljontals liv i framtiden. Dess innovativa koncept har hjälpt till att göra resandet i din favoritbil från farligt till en mycket säker aktivitet. Här är några andra spännande innovationer som förändrade bilvärlden för alltid.

Volvo introducerar 3‑punktsskyddsbälte – 1959

Man måste ge dem som körde före 1960-talet en eloge. Dessa förare körde i sina tunga stålfordon med endast midjebälten. Denna typ av bälte kontrollerade inte överkroppen. Därför var det vanligt att personer fick huvud- och överkropps‑skador när de bar ett säkerhetsbälte.

Volvo‑ingenjören Nils Bohlin förändrade allt med införandet av 3‑punktsskyddsbältet 1959. Volvo Amazon (AMZN ) och Volvo PV544 var de två första bilarna som utrustades med denna banbrytande teknik som höll både över- och underkroppen säkrad. Det är värt att notera att säkerhetsbälten idag är standard i alla fordon, och av goda skäl. De har räddat miljontals liv och kan betraktas som en av de uppfinningar som hjälpt flest människor under de senaste 100 åren.

Även om Volvo är ett börsnoterat företag är det främst listat på Nasdaq Stockholm i Sverige.  I USA kan Volvo‑aktier handlas via American Depositary Receipts (ADRs) under OTC‑symbolen ‘VLVLY’.

General Motors introducerar krockkuddar – 1973

GM Prisdiagram

General Motors (GM ) låg före utvecklingen när de introducerade de första krockkuddarna 1973. Oldsmobile Toronado var det första fordonet som erbjöd denna banbrytande säkerhetsanordning för allmänheten. Under den perioden kallades den experimentella säkerhetsfunktionen för “Air Cushion Restraint System“.

Den första lanseringen av krockkuddar fick ingen stor marknadsreaktion. GM noterade att konsumenterna inte var motiverade. Konsumenterna uppskattade den extra säkerheten men insåg inte hur mycket de fick förrän rapporterna kom tillbaka år senare. Därför avbröt GM krockkuddarna i sina bilar bara fyra år senare, 1977.

När siffrorna visade på livräddande effekter av uppfinningen ökade efterfrågan. Det dröjde dock till 1988 innan den amerikanska regeringen slutligen gjorde krockkuddar obligatoriska för framsittande passagerare. Idag är krockkuddar standard i alla nya fordon. Dessa uppblåsbara enheter har räddat otaliga liv och är fortfarande ett av de grundläggande säkerhetssystemen som skyddar dig och dina nära när du är på resa.

Mercedes Benz introducerar ABS – 1978

En annan viktig säkerhetsuppgradering som hjälpte till att hålla människor säkrare på vägarna var införandet av ABS-bromssystem 1978. Den första ABS fanns på Mercedes‑Benz S‑Class W116. Detta lyxiga fordon hade en rad exklusiva lyx‑ och säkerhetsalternativ för sin tid.

ABS var banbrytande eftersom det förhindrade att ratten låste sig under intensiva inbromsningar. ABS övervakar hjullåsning och släpper och initierar bromsen snabbt för att förhindra förlust av styrning. Efter många år av noggrann forskning lyckades Mercedes introducera det första fyrhjuls‑multikanal‑antiblockeringssystemet. Snabbspola fram till idag, och det är standard i alla fordon på vägen.

Precis som Volvo är Mercedes Benz ett börsnoterat företag som främst är listat på en europeisk börs – Frankfurtbörsen i Tyskland.  Dess aktier kan också nås som ADRs över disk under ticker‑symbolen ‘MBGYY’.

Framtiden för fordonsäkerhet

Säkerhetsframsteg fortsätter att förändra hur människor pendlar. Dagens standardfunktioner inkluderar flera krockkuddar, säkerhetsbälten, antikollisionssystem och mer. Alla dessa uppfinningar samverkar för att skapa den säkraste möjliga miljön. Införandet av smarta fordon lägger till ett ytterligare lager av säkerhetsförbättringar i ekvationen.
Många tror att vägnätet snart kommer att sakna mänskliga förare helt. De har märkt att epoken med autonoma och AI‑styrda fordon närmar sig snabbt. Följaktligen kan säkerheten ökas med en enkel mjukvaruuppdatering, byte av färg eller uppgradering av sensorer snarare än att skapa nya däck eller säkerhetsbälten.

TiO2‑baserad färg – en autonom säkerhetsuppgradering som alla behöver

Självkörande fordon är här för att stanna av många skäl. De har potential att förbättra säkerheten, sänka kostnaderna och göra vardagen enklare för miljontals. Införandet av TiO2‑baserad färg kommer att göra detta scenario säkrare för alla. För närvarande återstår mycket forskning på affärssidan av detta projekt. Därför är det klokt att hålla ett öga på denna utveckling och hur den kan implementeras under de kommande åren.

Läs om andra spännande transportprojekt här.

(MBG.DE )