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功率/性能位:3月3日

优化光纤网络;智能手机诊断实验室;打印阴极。

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优化光纤网络
查尔姆斯理工大学的研究人员正致力于降低能源消耗光纤通信在互联网所需的电量变得难以管理之前。为了提高整体效率,该团队解决了光纤电缆的几个方面。

研究小组发现的主要能量消耗之一是用于补偿噪声和干扰的纠错数据芯片。通过优化这些电路,他们能够看到显著的能量降低。

查尔默斯大学计算机工程教授Per Larsson-Edefors说:“我们的测量表明,我们精制芯片的能量消耗比传统的纠错芯片少10倍左右。”

在发射机方面,该团队使用光学频率梳,而不是为每个频率通道单独使用激光发射机。光学频率梳同时发射所有波长的光,使发射机的频率非常稳定。这使得信号接收更容易,因此更节能。

研究人员也谈到了网络方面。该团队表示,通过对不同网络资源的能量消耗进行数学建模,可以控制和指导数据流量,从而使资源得到最佳利用。当流量随时间变化时,这一点变得尤为重要。为此,研究人员开发了一种优化算法,可以将网络能耗降低70%。

Chalmers通信系统教授Erik Agrell指出,该项目吸引了来自不同学科的科学家。“提高数据传输的能源效率需要多学科的能力。挑战在于光学硬件、通信科学、电子工程等的交汇点。这就是这个项目如此成功的原因。”

智能手机诊断实验室
辛辛那提大学(University of Cincinnati)的工程师为智能手机开发了一种附加组件,可以执行简单的操作疾病检测和诊断只用病人的唾液。

这种便携式实验室大约有信用卡大小,使用了一次性塑料实验室芯片,患者将其放入盒子里,然后插入盒子里的插槽。手机上的应用程序将结果传输给病人的医生。

该实验室芯片利用自然毛细管作用将样品从两个通道中抽出,称为“微通道毛细管流动分析”。一个通道将样本与冻干的检测抗体混合。另一种含有冷冻干燥的发光材料,当分离的样品在三个传感器上再次结合时,可以读取结果。

加州大学的工程师开发了一款智能手机应用程序,可以从便携式实验室记录和传输测试结果,人们可以将其插入手机。该实验室使用人们像吸盘一样放入嘴里的塑料试纸上的唾液。(图片来源:Joseph Fuqua II/UC Creative Services)

该团队使用该设备对疟疾进行即时检测,但他们表示,该设备可以用于许多慢性或传染性疾病的智能护理点检测。“其性能与实验室测试相当。成本更便宜。而且它对用户非常友好,”辛辛那提大学(University of Cincinnati)教授钟安(Chong Ahn)说。“我们想让它变得简单,这样任何人都可以在没有培训或支持的情况下使用它。”

除了疾病诊断,该团队还看到了测量与抑郁或焦虑相关的激素或其他生物标志物的潜力,以指导心理健康治疗。

加州大学的博士生斯提托迪·高希指出,能够使用唾液而不是血液样本很重要。“如果你因为扎手指而感到压力,这已经在压力测试中产生了偏差。这就是我们转向非侵入性方法的原因。”

该团队正在申请专利,以使该设备商业化。

印刷阴极
来自ITMO大学、彼得大帝圣彼得堡理工大学和Ioffe研究所的研究人员开发了一种可以用于锂离子电池的阴极印刷用喷墨打印机。这将使阴极厚度大大降低,从而制造出更薄、更轻的电池,可以安装在笔记本电脑或平板电脑上。

“我们已经开发了用于喷墨打印阴极材料的墨水,”ITMO SCAMT实验室的博士生丹尼斯·科尔查诺夫(Denis Kolchanov)说。“我们已经成功地在电流收集器上涂上了大约5微米厚的层。现有的工业样品使用的正极材料厚度为100微米。在其他技术的基础上创建的实验室样品的厚度为50微米。因此,我们能够将厚度减少10-20倍。用这种技术不可能做出更小的层,因为会发生短路。”

超薄电流收集器还可以用来制造弯曲时不变形的柔性电池,这将使可折叠电子产品的设计更加简单。科尔恰诺夫说:“理论上,我们的研发成果可以用来制造这样的设备。”“薄电极很有可能会更灵活,因为它们弯曲时不会变形。这将使我们能够在变压器设备中使用它们。”



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