Aktuell

Energy Harvesting

Power-Rucksack, leicht zu tragen

Chinesische Forscher haben einen Rucksack entwickelt, der Stöße und Schwingungen beim Laufen abfängt und so erheblich leichter zu tragen ist. Zusätzlich erzeugt der Rucksack aus diesen Bewegungen auch noch elektrische Energie, die beispielsweise zum Aufladen mobiler Elektronik genutzt werden kann. Der neue Rucksack, über den die Forscher in der Fachzeitschrift ACS Nano berichten (DOI: 10.1021/acsnano.0c07498), könnte vor allem für Sportler, Wissenschaftler und Katastrophenhelfer nützlich sein, die in abgelegenen Gebieten ohne Strom arbeiten, schreiben die Forscher.

Um Stöße zu absorbieren, bauten die Forscher elastische Bänder in den Rucksack ein. Die Bänder dehnen sich, beziehungsweise ziehen sich wieder zusammen, und entkoppeln so die Bewegung des Rucksacks von dem auf den Rücken geschnallten Rahmen, in dem er hängt. Dies führte zu einer etwa 20 Prozent geringeren Kraft auf den Träger. Gleichzeitig nutzten Ze Yang und sein Team von der Tsinghua University in Peking die Bewegung zwischen den beiden Teilen, um zwei Kunststofffolien aneinander reiben zu lassen. Dieser „triboelektrische Nanogenerator“ wandelt rund 14 Prozent der mechanischen in elektrische Energie um. Die Forscher zeigten, dass der Rucksack LEDs, eine elektrische Uhr und Leuchtstoffröhren mit Strom versorgen kann. Im nächsten Schritt wollen sie die Effizienz der Energiegewinnung weiter verbessern.

Dieser Prototyp eines Rucksacks gewinnt beim Laufen Strom aus Bewegung.

Foto: ACS Nano 2021, DOI: 10.1021/ACSNANO.0C07498

WOLFGANG STIELER

OPTIK

Linse macht UV-Licht sichtbar

Eine spezielle Linse, die UV-Licht in grünes Licht umwandelt, haben Jad Salman und seine Kollegen von der University of Wisconsin–Madison entwickelt (ArXiv 2101.02837). Dazu verteilen sie zehn Nanometer kleine Perowskit-Kristalle aus Cäsium-Blei-Bromid mit einem Lösungsmittel auf einer durchsichtigen Oberfläche. Nach dem Trocknen entstand ein Film, der mit 80 Nanometern dünn genug war, um sichtbares Licht hindurchzulassen. UV-Licht mit einer Wellenlänge von 340 Nanometern regte die Perowskristalle jedoch zu einer Photolumineszenz an – sie emittierten grünes Licht mit 510 Nanometer Wellenlänge, das für das menschliche Auge sichtbar ist.

Noch ist der Versuchsaufbau zu groß, um in einer Brille UV-Licht für ihre Träger sichtbar zu machen. Doch an einem kompakteren Aufbau arbeiten Salman und Kollegen bereits. Sie halten es auch für möglich, weitere Speziallinsen, etwa für die Umwandlung von Wärmestrahlung in sichtbares Licht, zu entwickeln.

UV-Licht rein, grünes Licht raus.

Foto: Jad Salman

JAN OLIVER LÖFKEN

ERNÄHRUNG

Täuschend echtes Steak aus Pflanzen

Das israelische Unternehmen Redefine Meat will mit rein pflanzlichen Zutaten einen Fleisch-Ersatz produzieren, dessen Textur und Geschmack vergleichbar ist mit Rindersteaks oder anderem hochwertigem Fleisch – zu niedrigeren Kosten und bei 95 Prozent weniger Umweltbelastung (siehe auch Fokus Ernährung, S. 76). Dazu lässt es seine Produkte in speziell dafür entwickelten industriellen 3D-Druckern entstehen.

An Redefine Meat ist unter anderem die deutsche PHW-Gruppe beteiligt, zu der die bekannte Geflügel-Marke Wiesenhof gehört. In einer neuen Kapitalrunde Mitte Februar nahm das Unternehmen weitere 29 Millionen Dollar ein. Damit will es das Angebot vergrößern und das internationale Wachstum finanzieren.

Laut Wirtschaftswoche sollen Redefine-Produkte im ersten Halbjahr 2021 in Deutschland und der Schweiz erhältlich sein – zunächst in Restaurants, später auch in den Geschäften. In Israel hat das Start-up bereits eine Vertriebsvereinbarung mit dem großen Fleischhändler Best Meister geschlossen.

Kunst-Fleisch aus dem Drucker

Foto: Redefine Meat

Ein unangekündigter Test mit einem Imbiss-Wagen in einem Vorort von Tel Aviv lockte 600 spontane Kunden an – und brachte nach Angaben von Redefine Meat eine „Akzeptanzquote von mehr als 90 Prozent“. Erst nach dem Verzehr wurden die Kunden aufgeklärt, was sie eigentlich gegessen hatten.

SASCHA MATTKE

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ

Stolpern beim Sitzen

Wer ist ein braver Hund? Gar keine so einfache Frage für eine Künstliche Intelligenz. Die Informatiker Jason Stock und Tom Cavey von der Colorado State University haben versucht, ihr auf die Sprünge zu helfen (arxiv.org/abs/2101.02380). Dazu entwickelten sie ein Gerät aus einem speziellen KI-Rechner (Nvidia Jetson Nano), einer Weitwinkel-Kamera sowie einem Servo-Motor, der automatisch Leckerli freigibt, wenn ein Hund auf die Kommandos „Sitz!“ oder „Lieg!“ richtig reagiert. Mit Henry, Caveys australischem Schäferhund, erreichte das System eine Trefferquote von 92 Prozent.

Ein vollautomatischer Hundetrainer ist die Maschine allerdings noch nicht – eher ein Assistenztrainer, denn die Befehle selbst kommen von einem Menschen. Den Forschern ging es eher darum, die KI besser zu verstehen – zum Beispiel, warum das mit 20000 Hundebildern trainierte System liegende und stehende Hunde relativ sicher erkennt, sitzende aber weniger. Dazu nutzten sie zwei verschiedene Methoden („GradCam“ und „Integrated Gradients“), um zu visualisieren, was den größten Einfluss auf die Klassifizierung hatte. Dabei zeigt sich: Sowohl bei stehenden als auch bei liegenden Hunden fokussierte sich das neuronale Netz auf die Beine. Doch bei sitzenden Hunden kam es ins Schleudern: Die Hinterbeine sind horizontal, die Vorderbeine vertikal – prompt konnte die KI keine dominierenden Linien mehr finden.

Die gepunkteten (oben) beziehungsweise dunkel hinterlegten Bereiche (unten) werden von einer KI besonders stark herangezogen, um zu entscheiden, ob ein Hund liegt, sitzt oder steht.

Foto: Jason Stock, Tom Cavey / Colorado State University

GREGOR HONSEL