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Pantallas Holográficas

¿Qué son las Pantallas Holográficas?

Las pantallas holográficas representan una revolución en la tecnología avanzada del siglo XXI, estableciendo un nuevo paradigma en cuanto a comunicación visual.

Estas pantallas permiten la expresión de información tridimensional y aportan una profundidad y tridimensionalidad que las pantallas bidimensionales convencionales no logran captar. Las pantallas holográficas resultan esenciales para una interacción futurista y ofrecen oportunidades efectivas de presentación y compromiso.

Esta tecnología contribuye a la innovación y competitividad en la industria, abriendo la puerta a nuevos desarrollos empresariales.

Usos de las Pantallas Holográficas

Se proyecta que la tecnología de pantallas holográficas se empleará en diversos sectores y situaciones, gracias a su capacidad singular de presentación tridimensional.

  1. Campo Médico: En el ámbito de la medicina, la visualización tridimensional de datos de imágenes de resonancias magnéticas y tomografías computarizadas permite diagnósticos y planificaciones quirúrgicas más detallados. Las pantallas holográficas también pueden ser utilizadas en la enseñanza de medicina para una comprensión más profunda de la anatomía.

  2. Entretenimiento: Las pantallas holográficas están ganando terreno en películas, videojuegos y eventos musicales. Especialmente en conciertos en vivo, estas pantallas holográficas se pueden utilizar para revivir a artistas fallecidos y lograr actuaciones realistas.

  3. Tiendas y Exposiciones: Es posible exhibir modelos realistas en 3D para presentar y anunciar nuevos productos, atrayendo la atención de consumidores y visitantes.

Principios de las Pantallas Holográficas

Las pantallas holográficas están llamando la atención como tecnología para transmitir visualmente información tridimensional. Los principios y modelos típicos incluyen:

  1. Tipo de Rotación de Hoja: En este método, las imágenes se proyectan sobre aspas que giran a alta velocidad, creando imágenes tridimensionales. Una serie de imágenes se proyectan sobre las aspas, resultando en una imagen que parece flotar en el aire, aprovechando el efecto posterior de la visión.

  2. Efecto Fantasma de Pepper: Este método clásico de ilusión óptica emplea un plano transparente (generalmente vidrio o plástico transparente) para reflejar la imagen de un objeto, generando el efecto de que el objeto real parece flotar en el aire. Este efecto se conoce principalmente por su uso en entretenimiento, donde los objetos parecen flotar desde ángulos específicos.

  3. Tipo de Representación de Vapor de Agua: Este método proyecta luz sobre niebla o vapor de agua para producir una imagen flotante en el aire. Resulta especialmente adecuado para eventos y espectáculos al aire libre, capaz de producir imágenes 3D de gran escala.

  4. Tipo de Pantallas Holográficas 3D: Este método registra patrones de interferencia de la luz de objetos y los reproduce para generar imágenes verdaderamente tridimensionales. Mediante la interferencia y difracción de la luz, se logra reproducir con precisión la información tridimensional del objeto, ofreciendo imágenes 3D sumamente realistas.

  5. Visualización Retiniana: Esta tecnología proyecta imágenes directamente en la retina del usuario, a menudo a través de auriculares o gafas, permitiendo experiencias similares a la realidad aumentada (RA) con imágenes de alta resolución.

Ventajas de las Pantallas Holográficas

Conforme la tecnología de las pantallas holográficas ha evolucionado en los últimos años, su uso se ha expandido en diversos sectores, gracias a las numerosas ventajas que ofrece:

  1. Experiencia Visual Tridimensional: Proporcionan una experiencia visual realista en tres dimensiones, permitiendo a los usuarios percibir intuitivamente la profundidad y la altura de los objetos, a diferencia de las pantallas planas 2D.

  2. Interacción en Tiempo Real: Las pantallas holográficas modernas posibilitan la interacción en tiempo real, especialmente cuando se combinan con tecnologías como la retroalimentación háptica y el reconocimiento de gestos. Esto crea una experiencia más inmersiva.

  3. Ahorro de Espacio: Al no requerir objetos físicos para la exhibición, estas pantallas ahorran espacio en exposiciones y almacenamiento. La información puede ser comunicada sin restricciones físicas, especialmente en entornos comerciales y de exposición.

  4. Presentación Avanzada: Datos y estructuras complejas pueden ser visualizados en 3D, facilitando presentaciones y comprensión en campos como la medicina, arquitectura y diseño.

  5. Nuevas Formas de Entretenimiento: Las pantallas holográficas ofrecen experiencias novedosas en el mundo del entretenimiento. Su uso en conciertos, escenarios y atracciones puede brindar al público espectáculos sin precedentes.

  6. Reducción del Impacto Ambiental: El impacto ambiental puede ser reducido ya que ya no se necesita producir ni transportar materiales y modelos físicos. Esto también contribuye a la construcción de una sociedad sostenible.

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Impresoras de Transferencia Térmica

Qué es una Impresora de Transferencia Térmica?

Una impresora de transferencia térmica es un dispositivo de impresión por contacto que utiliza la tecnología de transferencia térmica para crear impresiones. Funciona presionando caracteres metálicos, también llamados tipos, sobre una cinta de impresión.

Características de las Impresoras de Transferencia Térmica

No requieren secado ya que emplean cintas metálicas en lugar de tinta. Ofrecen impresiones de alta calidad y nitidez. Minimizan la necesidad de limpieza en manos y máquinas. La impresión se aplica directamente al material impreso, lo que puede resultar en una superficie irregular y difícil de manipular.

A pesar de sus ventajas, en comparación con las impresoras de inyección de tinta sin contacto, las impresoras de transferencia térmica presentan algunas desventajas, como:

Costos operativos más elevados debido a las cintas y los tipos de impresora. Requieren tiempo para calentarse o enfriarse al arrancar o después de una parada por problemas. Existe el riesgo de que la cinta de impresión se enrolle. La impresión puede volverse inestable debido al desgaste de los tipos o a variaciones en la presión de contacto.

Usos de las Impresoras de Transferencia Térmica

Estas impresoras se utilizan principalmente para imprimir fechas de caducidad, números de lote y símbolos específicos de fábrica en películas de envasado de productos.

En el envasado horizontal de almohadilla, donde los productos se desplazan por una cinta transportadora, se emplean impresoras de transferencia térmica continuas, que giran la sección de tipos para imprimir de manera constante.

En el envasado vertical de almohadas, donde se empacan líquidos o polvos mientras caen, se usan impresoras de transferencia térmica intermitentes, que imprimen cuando se sella o corta la película.

Debido a su uso de cintas de aluminio, son apropiadas para imprimir en envases de alimentos y productos médicos, ya que reducen la posibilidad de ensuciar la máquina y las manos.

Principio de las Impresoras de Transferencia Térmica

Estas impresoras emplean cintas de lámina en lugar de tinta. Aplican calor a un tipo de metal, que se presiona a unos 150 °C sobre la cinta de impresión, lo que hace que la lámina se despegue de la zona impresa y se transfiera al objeto a imprimir.

La cinta de lámina, transferida por calor, tiene una película, una capa de liberación, una capa de color y una capa adhesiva en el lado del tipo. A diferencia de la tinta, no requiere secado tras la transferencia térmica.

Además, es resistente al tratamiento de ebullición posterior a la impresión y puede imprimir tanto en papel como en polietileno y papel laminado.

Para garantizar una impresión estable, son fundamentales la presión y la temperatura con las que se presiona el tipo.

Una desventaja de las impresoras de transferencia térmica es que lleva tiempo cambiar la cinta y alcanzar la temperatura adecuada. Por esta razón, las impresoras térmicas, que operan sin contacto y permiten la transferencia térmica, se utilizan ampliamente desde aproximadamente el año 2000.

Estas impresoras son atractivas porque no emplean tipos y pueden imprimir códigos de barras además de texto.

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Difusor

Qué es un Difusor?

Un difusor es un dispositivo utilizado para convertir el aire comprimido en burbujas de aire.

 Las burbujas se utilizan para airear organismos en el proceso de tratamiento del agua mediante reacciones biológicas, como en los tanques de aireación de las instalaciones de tratamiento del agua.

El mecanismo para convertir el aire comprimido en burbujas consiste en unos orificios o rendijas microscópicos, que se convierten en burbujas y se descargan cuando el aire comprimido pasa a través de ellos. Suelen utilizarse junto con bombas de aireación y agitadores.

Usos de los Difusores

Los difusores se utilizan en las depuradoras de aguas residuales y en las plantas de tratamiento de agua. Se utilizan principalmente en procesos biológicos en los que se emplean microorganismos aeróbicos para depurar aguas residuales, etc., con el fin de acelerar las reacciones de descomposición mediante la aireación aeróbica de los organismos.

A la hora de seleccionar un difusor, hay que tener en cuenta la tasa de disolución de oxígeno de las burbujas, la presión de aire comprimido correspondiente, el tamaño y la forma del difusor y la facilidad de mantenimiento.

En cuanto a la forma, existen productos con diversas formas, como circulares, de barra y de placa, por lo que es importante seleccionar un producto compatible con el tanque que se vaya a utilizar.

Principio del Difusor

Características de los difusores. Los difusores constan de un orificio de montaje para fijarlo a la tubería por la que pasa el aire comprimido, un material con orificios microscópicos o una salida en forma de varilla hueca o circular con rendijas microscópicas excavadas en el interior. La salida suele ser de cerámica resistente a la corrosión.

En funcionamiento, el aire comprimido procedente de una bomba de aireación o fuente similar se aspira a través del orificio de montaje y se expulsa por el orificio o la rendija, con lo que se suministra continuamente oxígeno al líquido que se está tratando.

Para suministrar burbujas de aire de forma más eficaz en un área más amplia, los difusores pueden instalarse de dos maneras:  una  para crear un flujo arremolinado, mientras que la otra esta diseñada para instalarse de forma uniforme en toda la superficie del depósito, de modo que el líquido a tratar se trate sin fugas.

Debido al alto contenido de impurezas de las depuradoras donde se utilizan, los orificios de descarga de las burbujas de aire pueden obstruirse, por lo que es necesario tomar medidas para evitarlo.

Las empresas que los fabrican han ideado diversas contramedidas, y algunos productos funcionan de tal manera que la superficie de descarga se expande durante el funcionamiento para eliminar el material que obstruye los orificios.

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Gomas disipadoras de calor

Qué es la Goma Disipadora de Calor?

La goma disipadora de calor es un material que favorece la conducción del calor. Por lo general, el caucho es un material que no conduce bien el calor, pero se utiliza para refrigerar equipos electrónicos como material con conductividad térmica mejorada mediante el uso de rellenos y otras técnicas de composición.

Los espacios de aire en las superficies de contacto reducen la eficacia de la transferencia de calor, pero las gomas disipadoras de calor rellenan estos espacios y favorecen la conducción del calor. 

Debido a la flexibilidad del material, absorbe las vibraciones, protegiendo los equipos electrónicos de las vibraciones y mejorando su fiabilidad.

Las gomas disipadoras de calor son blandas y, en combinación con los distintos componentes, se encargan de transferir el calor desde la fuente de calor.

Usos de las Gomas Disipadoras de Calor

En los últimos años, la demanda de miniaturización de los equipos electrónicos y otros dispositivos ha provocado un aumento de la carga térmica de los mismos.

Las gomas disipadoras de calor se han convertido en un elemento indispensable en el diseño térmico de estos dispositivos electrónicos debido a su alta conductividad térmica y a la facilidad con la que pueden moldearse y diseñarse para adaptarse al componente en cuestión.

Además de lo anterior, sus propiedades de aislamiento eléctrico y su buena procesabilidad hacen que se utilice no sólo en equipos electrónicos, sino también en una amplia gama de productos, incluidos los automóviles.

En equipos electrónicos, se utilizan en circuitos electrónicos como transistores para fuentes de alimentación, CPU y LSI en PC. En los automóviles, se utilizan en módulos de potencia de sistemas de propulsión, como baterías y motores de vehículos eléctricos de alta eficiencia.

Principio de las Gomas Disipadoras de Calor

Existen varios tipos de gomas disipadoras de calor, pero aquí se presenta la estructura del tipo silicona. El tipo de silicona consiste en una combinación de caucho de silicona termoconductor de alta dureza y almohadillas de silicona termoconductoras de baja dureza.

El caucho de mayor dureza es rígido y fácil de manipular, mientras que el de menor dureza se caracteriza por una buena adherencia a la superficie de montaje.

En general, las gomas disipadoras de calor se caracterizan por una excelente conductividad térmica, así como por su aislamiento eléctrico. Las gomas disipadoras de calor son muy flexibles y se adhieren estrechamente a dispositivos como disipadores de calor, disipando eficazmente el calor de la fuente de calor al exterior.

El diseño térmico y la gestión térmica son importantes para los dispositivos electrónicos, ya que no funcionarán bien si se genera un calor excesivo. Las gomas disipadoras de calor desempeñan un papel importante como medio de disipación del calor desde la fuente de calor hasta la zona de refrigeración.

Por otra parte, la adherencia de algunos productos puede deteriorarse con el tiempo o debido a factores externos. Dependiendo de la aplicación, debe considerarse el método de adhesión o fijación.

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Medidores de Nivel Por Vibración

Qué es un Medidor de Nivel por Vibración?

Los medidores de nivel por vibración se utilizan en las obras de construcción y en las fábricas donde se accionan equipos, para suponer que las vibraciones causadas por los equipos no son perjudiciales o dañinas para las personas.

Indica el nivel de vibración compensando el grado de vibración en función de cómo lo perciben las personas. El método de cálculo de los niveles de vibración está estrictamente definido por normas.

Cuando esté en funcionamiento, el dispositivo debe instalarse y medirse en función de la posición y el nivel de equilibrio adecuados.

Usos de los Medidores de Nivel Por Vibración

Los medidores de nivel por vibración se utilizan en la fase previa al uso de equipos utilizados en obras de construcción que generan vibraciones. Dependiendo de si las vibraciones medidas por el medidores de nivel por vibración son las adecuadas, puede ser necesario cambiar el tiempo de uso del equipo, por ejemplo.

A la hora de seleccionar un medidor de nivel por vibración, es necesario tener en cuenta si cumple las normas industriales, si el método de medición de las vibraciones se corresponde con el entorno en el que se va a utilizar y si el método de medición se puede aprender.

También es importante considerar si el formato de la pantalla es fácil de leer y manejar, lo que también es importante para mejorar la eficiencia del trabajo en las obras de construcción, por lo que es aconsejable tener esto en cuenta a la hora de seleccionar un dispositivo.

Principio de los Medidores de Nivel por Vibración

En esta sección se describe el principio de funcionamiento de un medidor de nivel por vibración.

Un medidor de nivel por vibración consta de una unidad de medición, un cable que conecta la unidad de medición a la unidad principal, un panel de visualización y botones de operación. En funcionamiento, la señal de vibración medida por la sección de medición se corrige en función del grado en que el ser humano la percibe como vibración.

Los sensores de aceleración se utilizan principalmente en la sección de medición. Estos sensores de aceleración son elementos semiconductores que pueden emitir el nivel de vibración como señal eléctrica transmitiendo una señal eléctrica a medida que el elemento piezoeléctrico interno se deforma en respuesta a la vibración.

Cuando se miden niveles de vibración, las mediciones se realizan sobre suelo plano y duro, como asfalto u hormigón. Los medidores de nivel se colocan vertical y horizontalmente para medir la vibración vertical en dirección vertical y la vibración horizontal en dirección horizontal, apuntando hacia la fuente de la vibración.

La vibración vertical se mide verticalmente y la horizontal horizontalmente. Si la vibración es irregular, el nivel de vibración se determina promediando durante un período de tiempo especificado en la norma.

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Micrómetros indicadores

Qué es un Micrómetro Indicador?

Un micrómetro indicador es un tipo de micrómetro externo con un indicador incorporado en el lado del yunque, a veces denominado medidor de presión.

El cuerpo tiene un pulsador que puede pulsarse para mover el yunque hacia delante y hacia atrás. Este mecanismo facilita la colocación y extracción del objeto de medición mientras el yunque está fijo.

La cantidad de movimiento del yunque se muestra en el indicador. Se mueve con una desviación aproximada de 40-60 µm, con el cero en el centro. Cuando no se aplica ninguna fuerza de medición, el yunque se desplaza en sentido negativo.

Usos de los Micrómetros Indicadores

Los micrómetros indicadores se utilizan para medir un gran número de dimensiones externas de forma similar. Como el lado del yunque se puede mover fácilmente hacia y desde el objeto de medición, se puede medir un gran número de piezas de forma eficaz.

Como el yunque debe permanecer fijo durante la medición, las piezas deben tener un valor dimensional variable dentro del intervalo de tolerancia cuando se utilizan.

Además, el yunque oscila hacia fuera en sentido negativo, por lo que el husillo se empuja hacia dentro durante la medición para que la aguja se ponga a cero cada vez, manteniendo así constante la presión de medición.

Principio de Funcionamiento de los Micrómetros Indicadores

Los micrómetros indicadores pueden dividirse en dos estructuras principales: la parte del husillo y la parte del indicador. La estructura puede considerarse una combinación de micrómetro exterior e indicador de cuadrante.

La sección de husillo tiene la misma estructura que el micrómetro exterior y la lectura de la escala es la misma. La sección del comparador indica la escala sustituyendo el empuje del yunque por la rotación de la aguja, que se mueve en una amplitud de más o menos 40-60 µm con el cero en el centro.

En la medición hay que tener en cuenta tanto el error instrumental del cuerpo como el error de indicación de la sección del indicador.

La repetibilidad de la indicación del indicador también es un factor de error, por lo que al aplicar el instrumento de medición debe tenerse en cuenta el grado en que el error de medición afecta al resultado de la medición.

Cuando se utiliza, el yunque se empuja ligeramente hacia dentro y tanto el indicador como la escala del husillo se ajustan a cero como punto base.

Algunos modelos disponen de un mecanismo de ajuste de la posición cero, por lo que el punto base de la sección del indicador puede desplazarse para adaptarse a la variación del objeto de medición.

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Etapas Manuales

Qué es una Etapa Manual?

Las etapas manuales son etapas que pueden moverse manualmente en cualquier dirección y posicionarse con una pinza.

Dependiendo del producto, las etapas manuales pueden ajustarse en múltiples direcciones, como longitudinal, vertical, horizontal o diagonalmente.

Al considerar el uso de etapas manuales, es necesario tener en cuenta la dirección del movimiento, el rango de ajuste (precisión) y si es necesario el ajuste con una etapa automática.

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Espectrómetros de Absorción Atómica

¿Qué es un Espectrómetros de Absorción Atómica?

Los Espectrómetros de Absorción Atómica son espectrofotómetros que pueden medir incluso pequeños volúmenes de muestra. Pueden analizar la cantidad de ADN, proteínas y otras sustancias contenidas en una muestra y se utilizan mucho en el campo de las ciencias de la vida. Al igual que los espectrofotómetros, están destinados al análisis cuantitativo para determinar la concentración de sustancias específicas contenidas en una muestra. Los instrumentos en sí son compactos y fáciles de manejar, y también existen modelos con paneles táctiles y salida externa sencilla de datos, que ofrecen una excelente operatividad.

Los Espectrómetros de Absorción Atómica se utilizan en el análisis de muestras biológicas como el ADN y las proteínas.

Los Espectrómetros de Absorción Atómica se utilizan en muchos laboratorios con el objetivo principal de medir la concentración de ADN, ARN y proteínas en una muestra. La característica más importante es que la cantidad de muestra necesaria para el análisis es muy pequeña. Dependiendo del instrumento, algunos sólo requieren 0,5 µl de muestra para el análisis. Esto hace que el experimento sea muy cómodo, ya que reduce la cantidad de muestra valiosa utilizada. Las muestras se miden dejándolas caer en el puerto de muestras con una pipeta. Algunos instrumentos analizan la muestra en una cubeta, mientras que otros pueden utilizar una placa de cubetas. La amplia gama de concentraciones que pueden medirse también reduce la necesidad de dilución.

Los Espectrómetros de Absorción Atómica pueden medir la absorbancia en volúmenes inferiores a 1 microlitro.

Los Espectrómetros de Absorción Atómica se utilizan en muchos laboratorios con el objetivo principal de medir la concentración de ADN, ARN y proteínas en una muestra. La característica más importante es que la cantidad de muestra necesaria para el análisis es muy pequeña. Dependiendo del instrumento, algunos sólo requieren 0,5 µl de muestra para el análisis. Esto hace que el experimento sea muy cómodo, ya que reduce la cantidad de muestra valiosa utilizada. Las muestras se miden dejándolas caer en el puerto de muestras con una pipeta. Algunos instrumentos analizan la muestra en una cubeta, mientras que otros pueden utilizar una placa de cubetas. La amplia gama de concentraciones que pueden medirse también reduce la necesidad de dilución.

El principio básico de un microespectrómetro es el mismo que el de un espectrofotómetro. El espectrofotómetro cuantifica la concentración de una sustancia específica en una muestra basándose en la cantidad de luz que se transmite a través de la muestra. Cuanto mayor es la concentración, menor es la transmisión, ya que la luz es bloqueada por las sustancias disueltas en la muestra.

Un espectrofotómetro consta de una fuente de luz, una célula de muestra y un detector. La luz emitida por la fuente luminosa se divide en luz monocromática mediante un espectroscopio, se irradia sobre la muestra y la luz que atraviesa la muestra (luz transmitida) se mide mediante un detector. Se prepara una curva de calibración de la cantidad de luz transmitida y la concentración de la sustancia que se va a medir estableciendo una solución con una concentración predeterminada de la sustancia que se va a medir. A partir de ahí, se determina la concentración basándose en la absorbancia obtenida de la medición de la muestra.

A menudo se utilizan lámparas de xenón como fuente de luz. Las lámparas de xenón se caracterizan por su alta luminancia y su baja generación de calor. Esto reduce el daño a las muestras sensibles a los cambios de temperatura.

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Materiales microbianos

¿Qué son los Materiales Microbianos?

Los materiales microbianos son sustancias en polvo o líquidas que contienen altos niveles de determinados microorganismos.

Los microorganismos se encargan de descomponer la materia orgánica producida por las plantas mediante fotosíntesis en materia inorgánica. Los sustratos microbianos permiten aplicar el poder de estos microorganismos en diversos campos.

Los materiales microbianos incluyen microorganismos vivos, soportes para la adsorción de microorganismos y nutrientes para la activación de microorganismos. Dado que cada microorganismo está especializado en un campo diferente, es necesario seleccionar el material microbiano adecuado para la aplicación.

Usos de Materiales Microbianos

Los materiales microbianos pueden dividirse en suelo, aire, agua y otros destinos. A continuación se explican los detalles de cada uno de estos destinos.

  • Suelo
    Existen dos tipos de materiales para el suelo: los materiales agrícolas y los materiales para la limpieza de suelos contaminados. Los materiales agrícolas se utilizan para promover el crecimiento de las plantas y aumentar el número de microorganismos útiles. Los materiales para el saneamiento de suelos contaminados se utilizan para limpiar antiguas fábricas contaminadas.
  • Atmósfera
    Los materiales para la atmósfera incluyen desodorizantes microbianos y desodorizantes microbianos. Se utilizan en plantas de procesamiento de alimentos, plantas de tratamiento de residuos y plantas de tratamiento de aguas residuales.
  • Calidad del Agua
    Los materiales para el agua se utilizan para purificar las aguas residuales y la contaminación de las aguas residuales industriales. También desempeñan un papel en el tratamiento de las aguas residuales de las cocinas de restaurantes y otros establecimientos.
  • Otros
    Existen materiales para el tratamiento de residuos alimentarios.

Principio de los Materiales Microbianos

Los materiales microbianos se utilizan en el suelo, el aire el agua y otras aplicaciones, a continuación una breve explicación de cada aplicación.

  1. Recogida y Selección de Microorganismos para su uso
    Se recogen diversos microorganismos y se seleccionan los que pueden ser útiles.
  2. Cultivo de Microorganismos
    Los microorganismos seleccionados se cultivan para aumentar su número y después se recogen por centrifugación u otros medios.
  3. Materialización
    Los microorganismos recogidos pueden utilizarse tal cual como material líquido, o pueden adsorberse en soportes. Si se utilizan soportes, es importante seleccionar soportes adecuados para el crecimiento de los microorganismos objetivo.
  4. Determinación de la Eficacia del Material
    La eficacia del material se verifica comprobando si los microorganismos objetivo están contenidos en el material o utilizando realmente el material.

Los materiales microbianos presentan una serie de retos, como unas condiciones de uso limitadas en función de los microorganismos utilizados (es necesario investigar las propiedades químicas y biológicas del material antes de su uso), la necesidad de tener en cuenta la compatibilidad con los microorganismos autóctonos y la posibilidad de pérdida de la función microbiana durante el proceso de producción. 

Sin embargo, los materiales microbianos tienen la gran ventaja de ser respetuosos con el medio ambiente. Es importante ampliar el mercado de materiales microbianos para crear una sociedad sostenible.

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Whisker

Was ist ein Whisker?

Whiskers sind haar- oder nadelförmige Metallkristalle (Einkristalle), die auf Metalloberflächen wachsen, hauptsächlich auf Zinn- (Sn) oder Zink- (Zn) Beschichtungen. Die Form hat oft einen Durchmesser von 1-2 µ und eine Länge von 1-10 µ.

Whisker wachsen spontan. Wenn die wachsenden Whisker Teile elektronischer Schaltkreise mit unterschiedlichen Potenzialdifferenzen kurzschließen wie z. B. Signal- oder Stromversorgungsleitungen oder wenn die wachsenden Whisker abreißen, streuen und in das Innere elektronischer Geräte eindringen, werden unbestimmte Teile des elektronischen Schaltkreises kurzgeschlossen, was zu verschiedenen Fehlern in den elektronischen Geräten führt.

Whisker sind mit bloßem Auge nur schwer zu erkennen und die Ermittlung der Ursache von Fehlern, die durch Kurzschlüsse aufgrund eines vorübergehenden Kontakts mit Whiskern verursacht werden, kann sich als sehr schwierig erweisen.

In den 1940er und 1950er Jahren wurden Zink (Zn) und Zinn (Sn) als Beschichtungs- und Lötmaterialien verwendet. Dies führte zu vielen Geräteausfällen aufgrund von Whiskerbildung. Die Bildung von Whiskern wurde durch die Zugabe einer kleinen Menge Blei (Pb) als Gegenmaßnahme unterdrückt, aber seit dem Jahr 2000 ist die Whisker-Bildung wieder ein Problem, da auf bleifreies Lot umgestellt wurde.

Anwendungen von Whiskern

Whisker, auch Haarkristalle genannt, haben eine schädliche Wirkung auf elektrische Geräte. Die Erforschung von Maßnahmen zur Verhinderung der Entstehung von Whiskern hat daher zur Entwicklung der Whisker-Unterdrückungstechnologie geführt.

Whisker selbst sind jedoch Einkristalle mit wenigen Defekten, was bedeutet, dass sie hochfest sind und eine sehr gute Hitze- und Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Diese Eigenschaften werden zur Verstärkung von Keramiken, Metallen und Kunststoffverbundwerkstoffen genutzt.

Insbesondere werden sie als Verstärkungsmittel für Keramiken, die durch Mikrowellen erhitzt werden können und als Verstärkungsmittel für Hartkeramik in Schneidwerkzeugen verwendet.

Merkmale von Whiskern

Whiskers lassen sich grob in zwei Arten einteilen: echte und unechte Whisker:

Echte Whisker sind hauptsächlich Einkristalle, die auf der Oberfläche des Metalls wachsen.
Diese bestehen aus demselben Element wie das darunter liegende Metall, auf dem sie wachsen und treten bei Raumtemperatur auf. Die Whisker beginnen zu wachsen, wenn die Beschichtungsschicht auch nur einer geringen Druckspannung ausgesetzt wird. Da die auf den Beschichtungsfilm ausgeübte Spannung schwer vorhersehbar ist, ist auch die Whiskerbildung ein unvorhersehbares Phänomen.
Die Metalle, auf denen echte Whisker zu wachsen pflegen, sind Zinn (Sn), Zink (Zn) und Cadmium (Cd) und die Whisker, die auf diesen Metallen wachsen, treten bei Raumtemperatur auf. Bei hohen Temperaturen können Whisker auch in Metallen wie Silber (Ag), Gold (Au), Eisen (Fe) und Blei (Pb) auftreten.

Unechte Whisker hingegen werden oft künstlich erzeugt.
Es gibt inzwischen eine Reihe von Verfahren zur Bildung von unechten Whiskern, die als Verstärkung für Metalle und Kunststoffe verwendet werden.
Whiskers können durch Kondensation von Dampfphasen, Abscheidung aus Lösungen, elektrolytische Abscheidung, Reduktion und thermische Zersetzung gebildet werden.

In einigen Fällen wurden Whisker, die nicht aus Metall, sondern aus Siliziumkarbid oder Siliziumnitrid bestehen, als Verstärkungsmaterial als echte Whisker vermarktet.