Graphen

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Mehrere Technologien, darunter ein KI-basiertes Prognose- und Risikomanagementtool sowie Graphensensoren, die um ein Vielfaches empfindlicher und energieeffizienter sind als die etablierte Siliziumtechnologie, konkurrieren um den Titel Großbritanniens führende technische Innovation.

Die drei außergewöhnlichen Innovationen wurden von der Royal Academy of Engineering als Finalisten für den MacRobert Award 2023 ausgewählt, der ältesten und prestigeträchtigsten Auszeichnung für technische Innovationen im Vereinigten Königreich. Der MacRobert Award würdigt die technischen Helden hinter weltverändernden technologischen Innovationen, die kommerziellen Erfolg und greifbare gesellschaftliche Vorteile beweisen. Die Finalisten wurden nach einem strengen und hart umkämpften Bewertungsverfahren unter dem Vorsitz des Ingenieurpioniers Professor Sir Richard Friend FREng FRS ausgewählt.

Die drei Unternehmen konkurrieren um eine Goldmedaille und ein Preisgeld von 50.000 £. Der diesjährige Gewinner wird am 13. Juli beim Royal Academy of Engineering Awards Dinner in London bekannt gegeben.

Professor Sir Richard Friend FREng FRS, Vorsitzender der Jury des MacRobert Award der Royal Academy of Engineering, kommentiert: „Innovation im Ingenieurwesen ist die treibende Kraft hinter Wirtschaftswachstum und einer nachhaltigen Zukunft, und die drei diesjährigen Finalisten des MacRobert Award sind wunderbare Beispiele für den technischen Einfallsreichtum des Vereinigten Königreichs.“ Handeln und entwickeln weltweit führende, kommerziell realisierbare Produkte, die viele gesellschaftliche Herausforderungen angehen.

„Die maschinelle Lernplattform von nPlan nutzt die Leistungsfähigkeit der KI und trägt dazu bei, das Risiko einiger der weltweit größten Bau- und Infrastrukturprojekte zu verringern, während Paragrafs bahnbrechender Einsatz von Graphen – neben anderen Anwendungen – einen bedeutenden Durchbruch in der Sicherheit von Elektrofahrzeugen bietet, und Ceres „Die bahnbrechende Brennstoffzelle wird dazu beitragen, die Dekarbonisierung zu beschleunigen und den Klimawandel zu bekämpfen.“

Die diesjährigen Finalisten sind:

Ceres Power – Saubere Energietechnologie, die eine Netto-Null-Zukunft ermöglicht

Ceres kommt für seine bahnbrechende saubere Energietechnologie in die engere Wahl, darunter Brennstoffzellen zur Stromerzeugung und Elektrolyseure für grünen Wasserstoff. Die Festoxidzelle basiert auf gängigen, kostengünstigen Materialien, die in Kombination mit einer innovativen Abscheidungstechnik und einer hochdifferenzierten Stapeltechnologie die Art von verbesserter Leistung liefern, die entscheidend sein wird, wenn die Welt in dem erforderlichen Umfang und Tempo dekarbonisiert werden soll den Klimawandel bekämpfen.

Ceres verfügt über eine proprietäre Technologie, die wirklich reversibel ist. Wenn es in eine Richtung läuft, kann es mehrere Brennstoffe nutzen, um hocheffizient Strom zu erzeugen, wann und wo er benötigt wird. Im Rückwärtslauf erzeugt es grünen Wasserstoff mit hoher Effizienz und niedrigen Kosten – eine Innovation, die die Jury des MacRobert Award als großen Durchbruch in der Revolution der sauberen Energie lobte.

Brennstoffzellen sind keine neue Technologie, aber exotische Materialkombinationen, hohe Betriebstemperaturen oder der Bedarf an Wasserstoff als Brennstoff haben sie für Weltraummissionen reserviert gemacht. Ceres leistete Pionierarbeit bei der Verwendung häufig vorkommender Materialien: einer mit Gadolinium dotierten Ceroxid-Keramikmembran als Elektrolyt, die auf dünne perforierte ferritische Stahlbleche gedruckt wurde und bei Temperaturen im Bereich von 500–600 °C betrieben wird. Dies ist eine „Goldlöckchen“-Temperatur für Leistung, Kraftstoffflexibilität, Kosten und Robustheit.

Das Ergebnis ist die patentierte Zelltechnologie von Ceres. Eine Zelle reicht aus, um einen Raum zu beleuchten, aber die 250 Megawatt Leistung, die 2024 ans Netz gehen soll, könnten eine halbe Million Haushalte mit Strom versorgen. Das Lizenzmodell von Ceres hat es dem Unternehmen ermöglicht, Partnerschaften mit einigen der fortschrittlichsten Unternehmen der Welt wie Bosch, Doosan und Weichai aufzubauen, um Systeme und Produkte in dem Umfang und Tempo zu liefern, die für die Dekarbonisierung von Energieerzeugung, Transport, Industrie und Alltag erforderlich sind Leben.

nPlan – Künstliche Intelligenz (KI) trägt dazu bei, Milliardenverluste durch Verzögerungen bei Bauprojekten einzusparen

Die maschinelle Lerntechnologie von nPlan sagt genau voraus, wie lange jedes Element eines Bauprojekts voraussichtlich dauern wird, und stellt den dramatischsten Fortschritt seit Jahrzehnten für die Prognose und Risikominderung großer Bau- und Infrastrukturprojekte dar.

Nur jedes siebte Bauprojekt wird pünktlich fertiggestellt. Vor der Covid-19-Pandemie betrug die durchschnittliche Projektverzögerung etwa 80 Tage und Ende 2021 lag sie bei über 214 Tagen – ein Anstieg von 167 %. Wenn sich Projekte verzögern, explodieren die Kosten, was den Geschäftsnutzen für alles, was gerade gebaut wird, untergräbt und die Auftragnehmer dem Risiko einer Insolvenz aussetzt. Zu den Folgeeffekten zählen langwierige Rechtsstreitigkeiten, ein geringeres Projektvolumen und ein geringeres Wirtschaftswachstum. Das System von nPlan identifiziert die versteckten Risiken, die zu Verzögerungen führen, und hilft Projektinhabern und Bauunternehmen, Großprojekte pünktlich und im Rahmen des Budgets abzuliefern.

Das System von nPlan erfasst große Mengen früherer Projektpläne – über 600.000 und es werden noch mehr – und nutzt eine KI-Technik namens Deep Learning, um die Daten zu analysieren, die es dann verwendet, um individuelle zeitbasierte Wahrscheinlichkeitsverteilungen für jede Komponente eines Bauprojekts zu erstellen. Diese Verteilungen werden auch zusammengefasst, um die Wahrscheinlichkeit, dass ein Großprojekt in einem bestimmten Zeitrahmen abgeschlossen wird, genau vorherzusagen.

Einzelpersonen, die diese Projekte verwalten, können jetzt Entscheidungen treffen, die auf Hunderttausenden vergangenen Programmen basieren. Die bahnbrechende Innovation von nPlan hat bewiesen, dass es bis zu 3 % der Kosten eines Milliardenprojekts einsparen kann, indem es eine genaue Einschätzung des Verzögerungsrisikos liefert, und wird traditionellere Methoden der Projektprognose ersetzen, die unter subjektiven Vorurteilen und begrenzter Erfahrung leiden der in sie eingebenden Personen oder enge Referenzklassendaten.

Paragraf – Wir bringen Graphen-Elektronik im kommerziellen Maßstab auf die Welt

In einem Durchbruch, der potenziell branchenübergreifende Auswirkungen haben wird, hat Paragraf die erste echte kommerzielle Nutzung von Graphen in elektronischen Geräten statt als strukturelles Additiv in Verbundwerkstoffen ermöglicht.

Graphen gilt seit langem als die Zukunft der Elektronik, seit seine Entdecker 2010 den Nobelpreis erhielten. Allerdings waren Jahre der Entwicklung von Materialien und Verarbeitung erforderlich, um es in die Praxis umzusetzen. Paragraf hat einen gewaltigen Beitrag zur Erschließung des wahren Potenzials des Materials geleistet, indem es eine praktische Methode zum Züchten von einschichtigem Graphen auf ein nützliches Substrat entwickelt hat, um eine Reinheit und Fehlergrade in Halbleiterqualität zu erreichen.

Dieses Graphen ist bereits in einer Vielzahl lebenswichtiger Anwendungen durch die Graphen-Magnetfeldsensoren von Paragraf vorhanden, die 30-mal empfindlicher, 1.000-mal energieeffizienter sind und unter einem breiteren Spektrum von Bedingungen zuverlässiger arbeiten können als die etablierte Siliziumtechnologie. Dazu gehören Gasturbinen-Flugzeugtriebwerke bei hohen Temperaturen, Quantencomputing bei extrem niedrigen Temperaturen und Umgebungen mit hoher Strahlung wie im Weltraum. Die Technologie findet auch verschiedene Anwendungen in Elektrofahrzeugen als Teil des Sicherheitssystems zur Überwachung der Batterieleistung, um die Wahrscheinlichkeit kritischer Fehler zu verringern.

Die Jury wählte Paragraf als Beispiel für eine führende britische Anstrengung zur Industrialisierung von Halbleiterbauelementen auf Graphenbasis. Möglich wurde dies durch eine tiefgreifende Integration multidisziplinärer Ingenieurwissenschaften, von modernster Materialwissenschaft bis hin zur Elektrotechnik, kombiniert mit dem tiefgreifenden Verständnis von Verbindungshalbleitermethoden, was zu dieser wahrhaft transformativen Innovation geführt hat. Der Sektor floriert weltweit und es besteht Raum für schnelles Wachstum und damit verbundene Arbeitsplätze im Vereinigten Königreich und weit darüber hinaus.

„Die diesjährigen Finalisten des MacRobert Award setzen eine stolze Tradition britischer Ingenieurinnovationen fort und veranschaulichen die Bandbreite an Ingenieurtalenten in diesem Land, die wir feiern und fördern sollten.“

Dr. Caroline Hargrove CBE FREng, Chief Technology Officer bei Ceres, kommentierte: „Wir freuen uns sehr über die Anerkennung der Royal Academy of Engineering, die ein Beweis für die harte Arbeit und das Engagement unseres Teams als Verfechter der Kraft von Technik und Wissenschaft ist.“ um unsere Welt zu verändern.

„Als Lizenzunternehmen findet Innovation überall bei Ceres statt – sie liegt in unserer DNA, von der Art und Weise, wie wir Dinge tun, bis hin zur Technologie, die wir bereitstellen. Partner verlassen sich darauf, dass wir tiefgreifende Technologieinnovationen durchführen, um die Leistung unserer Kernzellen kontinuierlich zu verbessern.“ dass es immer wirtschaftlicher wird, diese saubere Technologie einzusetzen, um unsere Energiesysteme zu dekarbonisieren und eine Netto-Null-Zukunft zu ermöglichen.“

Dev Amratia, Mitbegründer und CEO von nPlan, sagt: „Es kommt mir vor, als wäre es erst gestern gewesen, als meinem Mitbegründer Alan Mosca und mir gesagt wurde, dass Unternehmen Millionen für eine solche Technologie zahlen würden, dass es aber unmöglich sei, sie zu bauen. Jetzt tun wir es.“ Wir feiern die Aufnahme in die engere Wahl für den MacRobert Award für technische Innovation – es war eine ganz schöne Fahrt!

„Unsere KI lernt weiterhin jeden Tag aus Bau- und Infrastrukturplänen, sodass die Erkenntnisse, die wir Projektteams auf der ganzen Welt liefern können, immer wertvoller werden. Es ist wirtschaftlich eine äußerst aufregende Zeit für das Unternehmen, aber es ist wirklich ein gesellschaftlicher Wert.“ Wir können etwas schaffen, indem wir dieses Problem lösen, das uns morgens aus dem Bett treibt und uns immer wieder zu Innovationen antreibt.“

Simon Thomas FREng, CEO von Paragraf, sagt: „Viele sagten, die Kommerzialisierung von Graphen für die Elektronikindustrie sei ein Wunschtraum gewesen, aber nach Jahren harter Arbeit und herausragenden technischen Leistungen im gesamten Team sehen wir nun, dass unsere Graphen-Hall-Sensoren auf breiter Front eingesetzt werden.“ vielfältige Anwendungen, von denen jede lebenswichtige Funktionen für die Industrie und die Gesellschaft als Ganzes hat.

„Diese Anerkennung zeigt, warum so viele branchenführende Unternehmen jetzt mit ihren Elektronikproblemen zu uns kommen und fragen, wie Graphen sie lösen kann – von führenden Batterieherstellern und Automobilgiganten bis hin zu Quantencomputerspezialisten. Vor zehn Jahren Das wäre einfach nicht möglich gewesen, und das liegt an der schieren Stärke der technischen Fähigkeiten hier bei Paragraf.“

Frühere Gewinner des MacRobert Award haben die Welt, in der wir leben, verändert. Den ersten Preis im Jahr 1969 gewannen Rolls-Royce gemeinsam für das Pegasus-Triebwerk der legendären Harrier-Jets und Freeman, Fox and Partners für den Entwurf der Severn Bridge. Vom CT-Scanner über das erste Fernsehgrafiksystem bis hin zum Minicomputer Raspberry Pi haben die Gewinner des MacRobert Award die schiere Fähigkeit britischer Innovatoren unter Beweis gestellt, weltweit führende, kommerziell realisierbare Produkte in allen Bereichen des Ingenieurwesens zu entwickeln. Der Gewinner des Jahres 2022, Quanta Dialysis Technologies, hat eine tragbare Hochleistungsdialyse Wirklichkeit werden lassen.