Figure 2 - uploaded by Chang Fu Dee
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Left: A frequency sweep allows discriminating between the normal condition, where all filaments have the same length, and the stressed condition, where a substantial amount of the filaments is deformed. Right: Production of a concrete beam made from innervated material: GEMS are mixed with concrete, shaped as beam, and allowed to harden.
Source publication
We propose a concept for a novel ‘innervated’ material that is assembled by addition of a multitude of MEMS to a conventional material. This approach shall enable the material to show specific reactions to external inputs, and make the reaction accessible to external observers. By implementing such innervated material into buildings, clothing or ev...
Contexts in source publication
Context 1
... be compressed or elongated, with the filament being longer or shorter compared to the neutral case ( Fig. 1 right). The setup of the GEMS is the simplest possible given the requested features, to allow for mass production and failsafe function (access problems in the final innervated material -no repair/replacement possible). Frequency sweeping (Fig. 2 left top) of the final, unstressed material with the embedded GEMS would yield a certain, characteristic response in the induction signal, depending on materials characteristics and length of the filaments (Fig. 2 right middle). In this case, all filaments have the same length, contributing to the spike-like peak that can be seen in Fig. 3 ...
Context 2
... and failsafe function (access problems in the final innervated material -no repair/replacement possible). Frequency sweeping (Fig. 2 left top) of the final, unstressed material with the embedded GEMS would yield a certain, characteristic response in the induction signal, depending on materials characteristics and length of the filaments (Fig. 2 right middle). In this case, all filaments have the same length, contributing to the spike-like peak that can be seen in Fig. 3 middle. In the stressed condition, when many filaments are deformed, the frequency dependent induction signal changes its characteristic shape from peak-like to more broad (Fig. 2 left bottom). This method is similar to the ...
Context 3
... and length of the filaments (Fig. 2 right middle). In this case, all filaments have the same length, contributing to the spike-like peak that can be seen in Fig. 3 middle. In the stressed condition, when many filaments are deformed, the frequency dependent induction signal changes its characteristic shape from peak-like to more broad (Fig. 2 left bottom). This method is similar to the electrical theft protection systems in shopping ...
Context 4
... mixed with the GEMS and then be cured/hardened/stabilized etc. serve as matrix material for the GEMS. In the production of the innervated materials, great care is taken to choose a substance that bonds to the spheres, ensuring stress and strain transfer to the GEMS spheres. An example for the production of an innervated concrete beam is given in Fig. 2 ...
Citations
... Reinforcement via feedback loops is important and is applied in biology and in technology [15,37,73]. Regarding nanoprocesses, we are just beginning to apply cyclic information flows [43,52,53]. ...
This chapter deals with green and sustainable nanotribology. It highlights the challenges, development and opportunities of
these new, emerging fields of science and embeds them in the major frame of the most serious problems we currently face on
our planet. Fifteen global challenges are annually identified by the Millennium Project, a major undertaking that was started
in 1996 and that incorporates organizations of the United Nations, governments, corporations, non-governmental organizations,
universities and individuals from more than 50 countries from around the world.
Grüne und nachhaltige Konzepte finden zusehends Eingang in die Nanotechnologie, und Chancen und Risiken für die Umwelt werden vielfältig sorgfältig abgewogen. Dieses Kapitel befasst sich mit der Erstellung eines Regelwerks für grüne und nachhaltige nanotribologische Systeme. Tribologie ist die Lehre von Reibung, Schmierung und Verschleiß, und ein Tribosystem ist ein System, in dem es Teile in relativer Bewegung gibt. Tribosysteme gibt es also sehr viele in unserer heutigen technischen Welt: Motoren, die Interaktion Autoreifen und Straße, Eislaufen, etc. Die Nanotribologie untersucht tribologisch interessante Materialien, Strukturen und Systeme mit Methoden der Nanotechnologie (z. B. hochauflösender Mikroskopie). Nanotribologische Systeme sind Tribosysteme mit funktionalen Teilen im Nanobereich (1–100 nm). Grüne nanotribologische Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass sie entweder für grüne Technologien wichtig sind oder dass sie zum Schutz der Umwelt sowie zur Wiederherstellung bereits geschädigter Ökosysteme beitragen. Die Produzenten nachhaltiger nanotribologischer Systeme stellen sicher, dass zukünftige Generationen dieselben Chancen auf ein erfülltes Leben haben wie wir selbst, durch die Anwendung nachhaltiger Methoden, aber auch durch Minimierung der Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Herausforderungen, Entwicklungen und Chancen dieses neuen Wissenschaftsbereichs werden aufgezeigt und im Rahmen der gravierendsten Probleme, mit denen wir uns derzeit als Menschheit auseinandersetzen müssen, eingebettet. Fünfzehn globale Herausforderungen werden seit 1996 jährlich vom Millennium Project identifiziert. Das Millennium Projekt beinhaltet Organisationen der Vereinten Nationen, Regierungen, Unternehmen, Nichtregierungsorganisationen, Universitäten und Einzelpersonen aus mehr als 50 Ländern. Grüne nanotribologische Systeme ist von besonderer Bedeutung für die Globale Herausforderung 13 (Energie) und die Globale Herausforderung 14 (Wissenschaft und Technik). Diese beiden Herausforderungen werden im vorliegenden Kapitel ausführlicher vorgestellt und potentielle Beiträge grüner nanotribologischer Systeme zur erfolgreichen Adressierung dieser beiden Herausforderungen skizziert. Anschließend wird das Konzept nachhaltiger nanotribologischer Systeme eingeführt. Dies geschieht durch Korrelation nanotribologischer Entwicklungen mit Prinzipien der Nachhaltigkeit, die von der US-amerikanischen Biomimicry Guild eingeführt wurden. Fazit und Ausblick sowie Empfehlungen runden das Kapitel ab.
Tribology is omnipresent in living nature. Blinking eyes, synovial joints, white blood cells rolling along the endothelium and the foetus moving in a mother’s womb—tribological problems with evolutionary optimized solutions! This chapter introduces biology for tribologists, highlights the benefits of biomimetics (i.e., knowledge transfer from living nature to engineering), first for tribology in general and subsequently specifically for nano-tribology and materials issues in MEMS. The outlook deals with perspectives of green and sustainable nanotribology for a liveable future for all.
