Výzkum

• Nanorobotika pro biomedicínu a sanaci životního prostředí
• Pokročilé elektrochemické energetické systémy pro inteligentní mobilitu
• Flexibilní nositelná elektronika
• 3D tisk pro elektrochemická zařízení

Nanorobotika: uvolnění potenciálu miniaturních strojů pro zdraví, životní prostředí a další oblasti:

Nanorobotika, která je průsečíkem nanotechnologie a robotiky, slibuje budoucnost, v níž se budou moci malé stroje s nebývalými schopnostmi pohybovat ve složitém prostředí v nanoměřítku. Naše výzkumná vize se soustředí na využití nanorobotiky k řešení naléhavých problémů ve zdravotnictví, udržitelnosti životního prostředí a různých průmyslových odvětvích, posunutí hranic možného a zásadní proměnu našeho světa.

Výzkumné směry:

1. Biomedicínští nanoroboti pro přesnou medicínu: Náš výzkum se zaměří na návrh a vývoj nanorobotů, kteří se mohou pohybovat v lidském těle a provádět cílené úkoly s nebývalou přesností. Tito nanoroboti budou schopni dodávat léky do konkrétních buněk, detekovat a odstraňovat rakovinné buňky a dokonce opravovat poškozené tkáně na buněčné úrovni. Využitím pokročilých materiálů a řídicích mechanismů otevřeme nové možnosti personalizované a minimálně invazivní léčby.
2. Sanace a monitorování životního prostředí: Nanoroboti mají potenciál způsobit revoluci v udržitelnosti životního prostředí tím, že účinně detekují a čistí znečišťující látky, toxiny a kontaminanty v nanorozměrech. Náš výzkum bude zkoumat nasazení nanorobotů ve vodních nádržích, vzduchu a půdě za účelem identifikace a neutralizace znečišťujících látek, což přispěje k čistším ekosystémům a zdravějšímu životnímu prostředí.
3. Výroba a montáž pomocí nanorobotů: Přesnost a hbitost nanorobotů lze využít pro pokročilé výrobní a montážní procesy. Náš výzkum bude zkoumat, jak lze nanoroboty využít k sestavování složitých nanostruktur, k manipulaci s jednotlivými atomy a k usnadnění výroby zařízení v nanorozměrech s nebývalou účinností. To by mohlo vést k průlomovým objevům v elektronice, materiálových vědách i jinde.
4. Průzkum neprobádaných území: Nanoroboti mohou sloužit jako průzkumníci v prostředích, která jsou v současnosti tradičním metodám nedostupná. Náš výzkum se bude zabývat vývojem nanorobotů schopných pohybovat se v extrémních prostředích, jako jsou hlubokomořské příkopy nebo vesmír, a shromažďovat data, provádět experimenty a posouvat hranice lidského poznání.
5. Etické a bezpečnostní aspekty: S rozvojem nanorobotiky je nezbytné řešit etické, bezpečnostní a regulační otázky. Náš výzkum se bude aktivně zapojovat do diskusí týkajících se odpovědného vývoje a nasazení nanorobotů. Budeme spolupracovat s etiky, tvůrci politik a zúčastněnými stranami s cílem stanovit pokyny a protokoly, které zajistí pozitivní dopad nanorobotiaky a zároveň zmírní potenciální rizika.
6. Interakce mezi člověkem a nanorobotem: Vývoj intuitivních a efektivních metod interakce člověka s nanoroboty je klíčovým aspektem naší výzkumné vize. Budeme zkoumat nová rozhraní a ovládací mechanismy, které umožní výzkumným pracovníkům, zdravotníkům a dalším uživatelům řídit a monitorovat činnosti nanorobotů, což umožní bezproblémovou spolupráci mezi lidmi a stroji.

Výhled: Naše výzkumná vize v oblasti nanorobotiky usiluje o odhalení transformačního potenciálu miniaturních strojů v nanorozměrech. Zaměřením na biomedicínské aplikace, udržitelnost životního prostředí, pokročilou výrobu, průzkum, etiku a interakci s lidmi chceme připravit půdu pro budoucnost, v níž budou nanoroboti nedílnou součástí řešení některých nejnaléhavějších problémů lidstva. Prostřednictvím mezioborové spolupráce a závazku k odpovědným inovacím si představujeme svět, kde nanorobotika přetváří průmyslová odvětví, zvyšuje blahobyt a přispívá k udržitelnější a propojenější globální společnosti.

Ohebná nositelná elektronika: Umožňuje personalizovaný, propojený a zdravý životní styl.

Úvod: Konvergence flexibilní elektroniky a nositelné technologie zahájila novou éru personalizovaných a propojených zážitků. Naše výzkumná vize je věnována rozvoji oblasti flexibilní nositelné elektroniky s cílem vytvořit inovativní zařízení, která se bezproblémově integrují do našeho každodenního života, posilují postavení jednotlivců a přinášejí revoluci do různých odvětví, od zdravotnictví a sportu až po komunikaci a módu.

Výzkumné směry:

1. Inovativní senzorové technologie: Náš výzkum se zaměří na vývoj špičkových senzorových technologií, které lze bez problémů integrovat do flexibilních nositelných zařízení. Tyto senzory budou schopny přesně a neinvazivně monitorovat širokou škálu fyziologických parametrů, jako je srdeční tep, tělesná teplota, úroveň hydratace a mozková aktivita. Využitím pokroků v oblasti materiálů a konstrukce senzorů umožníme sledování zdravotního stavu a výkonnosti v reálném čase.
2. Chytré tkaniny a materiály: Budeme zkoumat nové materiály a textilie, které kombinují flexibilitu, odolnost a funkčnost. Tyto materiály poslouží jako základ pro vytvoření nositelné elektroniky, která se dokáže přizpůsobit konturám těla, vydrží každodenní opotřebení a nabídne vyšší komfort. Náš výzkum se zaměří na výrobu vodivých textilií, roztažitelných součástí a samoregeneračních materiálů, které zajistí dlouhou životnost a přizpůsobivost.
3. Sběr energie a správa napájení: Energetická autonomie je kritickým aspektem flexibilní nositelné elektroniky. Náš výzkum se bude zabývat technikami získávání energie, jako jsou piezoelektrické, termoelektrické a fotovoltaické technologie pro generování energie z pohybů těla, teplotních rozdílů a okolního světla. Kromě toho budeme vyvíjet účinné systémy řízení spotřeby, abychom maximalizovali životnost nositelných zařízení mezi jednotlivými nabíjeními.
4. Fúze dat a analýza umělé inteligence: Abychom získali smysluplné poznatky z obrovského množství dat shromážděných nositelnými zařízeními, budeme používat pokročilé techniky slučování dat a analýzy založené na umělé inteligenci. Cílem našeho výzkumu je vyvinout algoritmy, které dokáží interpretovat komplexní datové toky, identifikovat vzorce a poskytovat užitečná doporučení pro zlepšení zdraví, výkonnosti a celkové pohody.
5. Design zaměřený na uživatele a uživatelské zkušenosti: Ústředním bodem naší vize je koncept designu zaměřeného na uživatele. Budeme se zabývat iterativními procesy návrhu, které zapojí koncové uživatele do vývoje nositelných zařízení. Upřednostňováním pohodlí, estetiky a použitelnosti chceme vytvářet nositelná zařízení, která se bez problémů začlení do života uživatelů a podpoří jejich dlouhodobé přijetí a zapojení.
6. Zdravotnictví a preventivní medicína: Náš výzkum se rozšíří do oblasti zdravotní péče a preventivní medicíny vytvořením nositelných zařízení, která umožní včasné odhalení onemocnění, průběžné sledování chronických stavů a personalizované zdravotní zásahy. Spolupráce s lékařskými odborníky bude mít zásadní význam pro převedení našich technologických pokroků do hmatatelných zdravotních přínosů.

Výhled: Výzkumná vize v oblasti flexibilní nositelné elektroniky je zaměřena na vytvoření budoucnosti, ve které technologie zvýší osobní pohodu, konektivitu a pohodlí. Zaměřujeme se na inovativní senzory, chytré tkaniny, sběr energie, analýzu dat, design zaměřený na uživatele a zdravotnické aplikace a usilujeme o vytvoření rozmanité řady nositelných zařízení, která umožní jednotlivcům převzít kontrolu nad svým zdravím, výkonem a životním stylem. Díky mezioborové spolupráci a závazku k inovacím zaměřeným na člověka si představujeme svět, ve kterém se flexibilní nositelná elektronika stane nedílnou součástí našich každodenních rutin, zlepší kvalitu našeho života a změní způsob, jakým komunikujeme s technologiemi.

3D tisk pro elektrochemická zařízení

3D tisk, známý také jako aditivní výroba, je velkým příslibem pro výrobu a konstrukci elektrochemických zařízení. Jeho schopnost vyrábět složité geometrie, přizpůsobitelné konstrukce a vrstvené struktury může být zásadní pro revoluci ve výkonu a vyrobitelnosti baterií, superkondenzátorů, palivových článků a dalších zařízení. Pojďme se ponořit do výzkumné vize integrace 3D tisku do elektrochemických zařízení:

Výzkumné cíle:

1. Přizpůsobené geometrie elektrod:
   • Schopnost vyrábět elektrody se složitou geometrií může vést k lepšímu přenosu elektronů a iontů, což zlepší celkový výkon zařízení.
   • Cílem výzkumu bude optimalizace těchto konstrukcí s cílem maximalizovat hustotu energie a výkonu.
2. Tisk z více materiálů:
   • 3D tiskárny, které mohou zpracovávat více materiálů současně, mohou vytvářet zařízení s integrovanými součástmi, jako je elektroda spojená s jejím proudovým kolektorem nebo dokonce celé články s elektrodami, separátory a elektrolyty v jednom tiskovém cyklu.
   • To usnadní integrované, jednokrokové výrobní procesy.
3. Tisknutelné elektrolyty:
   • Vývoj gelových nebo pevnolátkových elektrolytů, které lze vytisknout 3D tiskem, bude mít zásadní význam. Ty by mohly potenciálně nabídnout lepší bezpečnost a výkonnost než tekuté elektrolyty.
   • Důraz bude kladen také na vytváření gradientů nebo struktur uvnitř vrstvy elektrolytu, které budou modulovat transport iontů.
4. Vysoce výkonné prototypování:
   • 3D tisk může významně urychlit cyklus výzkumu a vývoje tím, že umožní rychlou tvorbu prototypů nových návrhů a koncepcí, čímž se zkrátí doba a sníží náklady spojené s tradičními výrobními technikami.
5. Výroba na vyžádání:
   • 3D tisk může umožnit výrobu elektrochemických zařízení na základě poptávky, což snižuje náklady na zásoby a umožňuje rychlé změny designu na základě měnících se požadavků.
6. Začlenění nanomateriálů:
   • Integrace nanostrukturovaných materiálů do 3D tištěných konstrukcí může výrazně zlepšit povrch a elektrochemické vlastnosti zařízení.
   • Výzkum bude zkoumat způsoby, jak homogenně integrovat nanočástice do tiskových barev, aniž by došlo k ucpání tiskových hlav.
7. Integrované senzory a elektronika:
   • S rozvojem internetu věcí (IoT) a potřebou inteligentnějších zařízení by 3D tisk mohl usnadnit integraci senzorů a monitorovací elektroniky do elektrochemických zařízení. To by umožnilo sledování výkonu v reálném čase a pokročilou diagnostiku.
8. Udržitelnost a recyklace:
   • Vzhledem k tomu, že 3D tisk dokáže přesně kontrolovat umístění materiálu, existuje potenciál pro snížení množství odpadu při výrobě.
   • Výzkum se také zaměří na tisk s recyklovatelnými nebo biologickými materiály, aby se zvýšila šetrnost zařízení k životnímu prostředí.
9. Hybridní zařízení:
   • 3D tisk by mohl umožnit vytvoření hybridních elektrochemických systémů, které integrují baterie a superkondenzátory nebo různé typy baterií do jednoho soudržného celku, čímž se optimalizuje rovnováha mezi dodávkou energie a výkonu.

Výhled: Pro plné využití potenciálu 3D tisku v elektrochemických zařízeních bude nutná úzká spolupráce mezi materiálovými vědci, elektrochemiky a inženýry. Výzvy, jako je vývoj tisknutelných materiálů s optimalizovanými elektrochemickými vlastnostmi, zajištění dlouhodobé stability a rozšiřování výrobních procesů, budou v nadcházejících letech středem pozornosti výzkumu.