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- 1. www.mattersofmatter.eu Temporary Science Exhibition Temporary Science Exhibitions with the modular and reusable Exponeer Project This project has received funding from the European Union's Erasmus + Programme for Education under KA2 grant 2014-1-IT02-KA201-003604. The European Commission support for the production of these didactical materials does not constitute an endorsement of the contents which reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein. All MoM materials, this document included, belong to MoM-Matters of Matter authors and are distributed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License as OER Open Educational Resources. www.mattersofmatter.eu Version: 12/08/2017 . Funded by EU under the Erasmus+ KA2 grant N° 2014-1-IT02-KA201-003604_1.
- 2. www.mattersofmatter.eu Temporary Science Exhibition 1 Open source Project http://exponeer.de/index.php/de/ See many more examples there Our work (see Templates In the following slides and separate editable files) • Kallax ikea • Easy to Design & Setup • Modular & Reusable
- 3. 3 MY TEDDY BEAR: A cute thermometer for your babies! Fluorescent Acrylic Rods Lo sapevate che…? In Olanda sulla A2 vicino a Den Bosch sono stati installati pannelli di questo materiale: sono. 1 µm Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm Questo termometro permetterà di misurare la febbre ai bambini in modo più divertente! Grazie ad una sonda posizionata all’interno della zampa sarà in grado di rilevare se la temperatura corporea è superiore o inferiore ai 37°C. Al bambino basterà stringere la zampa al pupazzo e non appena il sensore rivelerà una temperatura anomala farà accendere un led rosso al posto del cuore. Grazie all’uso di sensori ed attuatori guidati da microcontrollori più piccoli del palmo di una mano - ormai ne esistono di grandi come una moneta - è possibile interagire e «parlare» con gli oggetti, anche quelli più semplici e di uso quotidiano dotandoli di nuove funzionalità. E’ il caso di un giocattolo che all’occorrenza funziona anche da termometro. MY TEDDY BEAR 2.0 Sensore di suono Battendo le mani i led si accendono e si spengono. Sensore di Forza Premendo la zampa i led si accendono per 15’. .
- 4. 4 QUADRO INTERATTIVO: Bright Picture L’uso di Arduino permette di riprogrammare le luci del quadro, variandone il colore ed il numero in base al livello della grandezza rilevata dal sensore. Questo quadro è in grado di interagire con l’ambiente. Dotato di LDR (= sensore di luminosità) ed attuatore ( = una serie di LED a simulare i lampioncini del viale) pilotati da Arduino, si attiva con l’oscurità. E’ possibile sostituire l’LDR con altri sensori ad es. di polvere o di umidità con accensione delle luci in caso di valori sopra la norma. individuata da infrarossi Hacking everyday objects. Si va sempre più diffondendo l’uso di riprogrammare DIY oggetti elettronici per farli interagire con l’ambiente.
- 5. Tessuto Conduttivo E-textiles Gli e-textiles sono tessuti di tipo conduttivo che possono essere integrati facilmente con componenti elettroniche per creare dispositivi indossabili. La resistenza varia con lo stretching ma non è sempre proporzionale all’allungamento, in dipendenza dal tipo di trama e dalle caratteristiche del tessuto. Applicando una striscia di tessuto elastico conduttivo al dito di un guanto, è possibile gestire sensori e attuatori [Led, cicalino, etc…] semplicemente muovendo la mano. Sound glove prototype
- 6. 6 Inchiostri e Vernici Conduttive Conductive Ink Come funzionano? Sfruttando la proprietà di eccellenti conduttori delle basi metalliche di cui sono costituite, permettono la trasmissione di corrente elettrica. Che cosa sono? La formulazione delle vernici conduttive avviene mediante la mescola con micro- particelle nella maggior parte dei casi a base di argento, rame o nickel. 1 µm Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm Con gli inchiostri conduttivi è possibile sviluppare una elettronica sempre più leggera, flessibile e low cost per dispositivi integrati e indossabili: la paper electronics.
- 7. 7 Nitinolo Il nitinolo ha coefficiente di dilatazione lineare negativo. Cioè scaldandosi non si dilata ma si contrae. E’ usato nei muscoli artificiali (muscle wire). La struttura di un materiale alla nanoscala ne determina le caratteristiche e le funzioni. Si pensi a grafite e carbonio: uguale composizione ma diversissime strutture e proprietà. Modificando la struttura e la composizione dei materiali, è possibile dotarli di proprietà che possano essere cambiate in modo controllato, tramite stimoli esterni. Il Nitinolo (NiTi) è una lega di Nichel e Titanio in parti uguali. Si cominciò a lavorare con questo materiale nel 1932, ma non uscì dai laboratori fino al 1962. La sua caratteristica principale è la memoria di forma, ovvero la capacità di riacquistare la sua forma originale, riscaldandosi, dopo aver subito una deformazione. Lo sapevate che…? Il NiTi presenta due fasi solide: la prima - stabile ad alta temperatura- è ordinata e resistente, la seconda disordinata e malleabile. T2>T1 Le due fasi del NiTi
- 8. 8 Cool Roofs Gli studi hanno dimostrato che i cool roof permettono di ridurre fino al 70% i consumi elettrici dovuti ai condizionatori. Tra i vantaggi dei Cool Roof : - miglioramento generale del livello di efficienza energetica degli edifice; - riduzione dell’effetto “Isola di calore urbano”; - minor deterioramento delle superfici imperneabili grazie al diminuito stress termico. Il bianco è sempre stato il colore preferito nei climi caldi per il suo potere riflettente. Ora esistono vernici che hanno elevata riflettanza e emissività sia chiare che scure
- 9. 9 Aerogel Lo sapevate che…? E‘ chiamato fumo blu per il caratteristico colore azzurrognolo - più evidente su sfondo scuro - dovuto alla diffusione della luce causata dai nanopori. Werden Nanomateria- lien in Kosmetika und Lebensmitteln einge- setzt, müssen diese seit 2013 gekennzeichnet werden. Zudem durch- laufen die Materialien eine spezielle Prüfung. Titandioxid-Nanopartikel TEM-Aufnahme: Urheber XYZ 50 nm L’ aerogel è una sostanza dalla densità bassissima, in quanto è composto per il 99,8 % da aria e nel restante 0,2% da diossido di silicio. Ciò gli conferisce un’ estrema capacità isolante. L’ aerogel è stato utilizzato per la prima volta dalla NASA per l'isolamento termico del Mars Exploration Rover e delle tute spaziali nonchè per raccogliere polvere interstellare grazie alla sua porosità.
- 10. 10 Toasty Feet Le solette termiche Toasty Feet sono composte da una superficie in gomma morbida al tatto traforata e all’interno contengono aerogel, il rivoluzionario isolante solido nano-poroso dalle eccezionali caratteristiche di resistenza. Vengono utilizzate nello Spazio e nelle più rigide condizioni climatiche del pianeta come l’Antartide, i poli e a oltre 8000 metri di altezza. Le solette proteggono dal caldo e dal freddo con un range di temperatura che va da -200°C a + 200°C. Possono essere usate in qualsiasi tipo di calzatura. L’ESPERIMENTO: Provate ad appoggiare i piedi su due blocchi di ghiaccio usando due solette: una normale e l’altra all’aerogel. Monitorate la temperatura …
- 11. 11 Pellicole a controllo solare Solar control thin films Il nostro esperimento: due scatole isolate termicamente ricoperte di polistirolo: una con vetro + pellicola solare, l’altra solo vetro. Esposte al sole evidenziano una differenza interna di T che può superare i 4°C. . Titandioxid-Nanopartikel TEM-Aufnahme: Urheber XYZ 50 nm Le pellicole solari sono a base di poliestere e micro o nano-particelle metalliche, che aumentano la riflettanza delle superfici a cui sono applicate In tal modo si riduce drasticamente il calore prodotto dall'irraggiamento solare che penetra nell’ambiente e rimane qui intrappolato causando l’effetto serra. Si arriva così ad abbattere dal 30% al 50% i costi per l'impianto di raffrescamento. Inoltre alcune pellicole assorbono oltre il 99% dei raggi UV.
- 12. 12 Fosforescenza Phosphorescence Lo sapevate che…? In passato le lancette fosforescenti di alcuni orologi erano dipinte con vernice radioattiva. Tali vernici non vengono ormai più utilizzate . Si distingue dalla fluorescenza perché in quest'ultima l'effetto è immediato e si interrompe appena viene interrotta la fonte di energia. Il principio, tuttavia è lo stesso: una fonte d’ energia, luce visibile o radiazione ultravioletta, eccita gli atomi, facendo saltare alcuni elettroni ad un livello energetico superiore [orbita più esterna]. Tornando sull'orbita interna emettono luce. Indice [nascondi] 1Descrizione 2Bibliografia 3Voci correlate 4Altri progetti 5Collegamenti esterni . I materiali fosforescenti continuano ad emettere luce ben oltre la fine dello stimolo che l’ha prodotta. Si ha un effetto «cascata».
- 14. 14 Foto luminescenza Photo- luminescence Lo sapevate che…? Sono allo studio strisce divisorie luminescenti per le corsie delle autostrade. Si caricano di giorno ed emettono luce di notte. Esistono già percorsi per bici. La fotoluminescenza è la proprietà fisica distintiva delle cosiddette «terre rare», alluminati inorganici presenti in natura. I pigmenti fotoluminescenti sono non tossici, non radioattivi e il contenuto in metalli pesanti è venti volte inferiore al limite imposto dalla legge. La luce solare o artificiale catturata durante il giorno è poi restituita al buio per un massimo di otto ore con intensità calante. 1 µm Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm
- 15. 15 LIGHT BOX Save your money, think about the future… Lo sapevate che…? C’è un lampione che usa lo stesso principio. Di giorno accumula energia con celle FV, di notte si accende solo al passaggio di auto o pedoni. La vela fotoluminescente, alimentata ad intermittenza dai led UV, garantisce una luminosità di fondo anziché la piena oscurità. Nelle zone rurali o di scarso passaggio i risparmi energetici sarebbero notevoli. 1 µm Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm Cell e PV Vela fotoluminescente Lampion e E’ una insegna luminosa a risparmio energetico ottenuta utilizzando una lastra acrilica fotoluminescente e 4 led UV guidati da Arduino. L’accensione dei led ogni 0,02 sec per 0,001 sec garantisce la ricarica del materiale fotoluminescente posto davanti ad essi che emetterà a luminosità costante per tutta la notte. L’occhio non coglie il ciclo di accensione ma il risparmio è notevole.
- 16. 16 Fluorescenza Fluorescence Quando una molecola fluorescente è colpita da radiazione elettromagnetica con lunghezza d’onda , emette poi a lunghezza d’onda ’ > (redshift delle frequenze). Le barre o lastre acriliche fluorescenti sono cosituite da polimeri (PMMA) in cui sono stati inseriti pigmenti fluorescenti. Esse funzionano da guide di luce: i raggi luminosi incidenti attraverso la superficie eccitano le molecole fluorescenti che riemettono a frequenza più bassa. La luce è in parte trasmessa e in parte concentrata alle estremità dopo una serie di riflessioni interne totali. OpenStreetMap I materiali fluorescenti cessano di emettere luce quando viene meno lo stimolo che ne determina la luminosità Ciò accade in 10^-8 sec cioè un centesimo di milionesimo di secondo
- 17. 17 LAMPADA a …POLIMERI ! Bubble lamp! Lo sapevate che…? In acqua queste sfere di polimeri superassorbenti aumentano fino a 10 volte il proprio raggio. Di quanto aumenterà il loro volume? Un gioco molto divertente che potete fare ai vostri amici è quello di scrivere un messaggio sul fondo di un piatto che ricoprirete di biglie liquide. Il messaggio non sarà così leggibile. Se verserete acqua sopra alle biglie come per miracolo il messaggio riapparirà! Chiedete loro di spiegare perché… La lampada utilizza le water jelly beads, costituite da un polimero avente indice di rifrazione molto simile a quello dell’acqua [1.33 circa]. Per tale caratteristica immergendo le biglie in acqua esse … scompariranno alla vista! Nella lampada è stato sfruttato l’effetto lente delle sfere trasparenti: la luce della lampadina viene concentrata in più punti e diffusa tutt’ intorno. MY TEDDY BEAR 2.0 Sensore di suono Battendo le mani i led si accendono e si spengono. Sensore di Forza Premendo la zampa i led si accendono per 15’. .
- 18. 18 Fibra ottica Optical Fiber Trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica, illuminotecnica. Stilisti famosi ora disegnano abiti da … Cenerentola 100% fibra ottica. Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la luce. Ogni singola fibra ottica è composta da due strati concentrici di materiale trasparente realizzati con materiali ad indice di rifrazione leggermente diverso. Quello esterno deve avere un indice minore, così da permettere riflessioni totali multiple all’interno della fibra. 1 µm Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm La nostra applicazione: un led RGB pilotato da Arduino permette di cambiare il colore dell’abito in risposta a stimoli esterni (temperatura, colore ambiente, etc.)
- 19. 19 Barre Acriliche Fluorescenti Fluorescent Acrylic Rods Lo sapevate che…? In Olanda sulla A2 vicino a Den Bosch sono stati installati pannelli di questo materiale: sono antirumore e producono elettricità. Le barre o lastre acriliche fluorescenti sono costituite da polimeri (PMMA) in cui sono stati inseriti pigmenti fluorescenti. Esse funzionano da guide di luce: i raggi luminosi incidenti attraverso la superficie eccitano le molecole fluorescenti che riemettono a frequenza più bassa. La luce è in parte trasmessa e in parte concentrata alle estremità dopo una serie di riflessioni interne totali. 1 µm OpenStreetMap Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm Diversamente dalle fibre ottiche assorbono luce soprattutto dalla superficie. Funzionano sia in luce diretta che diffusa. Combinate con celle FV ne aumentano molto l‘efficienza.
- 20. 20 SAVE: una lampada fotovoltaica a concentrazione «Fotovoltaico da interni « La lampada è costituita da una lastra acrilica fluorescente che concentra la luce solare ai bordi su celle fotovoltaiche ad alto rendimento collegate ad una batteria. Di giorno questa si ricarica e di notte è utilizzata per alimentare una striscia LED. Arduino UNO guida la rotazione che sostituisce i LED alle celle fotovoltaiche. Die Deutsche Forschungsgemein- schaft (DFG) fördert den SFB 677 „Funktion durch Schalten“ mit rund 2 Mio. Euro pro Jahr. Im SFB 677 „Funktion durch Schalten“ arbeiten 126 Wissen- schaftler/innen an 18 interdisziplinären Forschungsprojekten. Logo hier… Tre posizioni La lampada può funzionare in modalità caricabatteria, produrre luce d’atmosfera diffondendo il fascio dei led attraverso la lastra o luce intensa da lettura. Finalista a :
- 21. 21 Polarizzazione PROVA TU ! Ritaglia 1 µm Nanopartikel-beschichtete Oberfläche REM-Aufnahme: Urheber… 500 nm Ritaglia questo L’esperimento permette di vedere: nella prima apertura la luce della lampada in condizioni normali (luce NON polarizzata) nella seconda apertura, dotata di un filtro polarizzatore, la luce arriva all’osservatore con piano di oscillazione prefissato. (luce polarizzata)
- 22. 22 Polarizzazione Polarisation Alcuni materiali ruotano o 'torcono' la polarizzazione della luce che li attraversa. Poiché l’effetto dipende anche dalla lunghezza d’onda ne risultano bellissimi colori. Benchè l’uomo non sembri percepirlo, la luce in quanto radiazione elettromagnetica può essere polarizzata, cioè anziché oscillare casualmente in tutti i piani perpendicolari alla direzione di propagazione, il campo elettrico può limitarsi ad oscillare su di un unico piano. La polarizzazione della luce può essere ottenuta per riflessione o con l’uso di appositi filtri (polaroid). I filtri polarizzatori si comportano come griglie, lasciando passare la luce che oscilla in un sol piano. Tuttavia «griglie» orizzontali polarizzano la luce verticalmente. Lo sapevate che…? Alcune specie del regno animale riescono a percepire la direzione di polarizzazione della luce. Gli uccelli migratori e le api la sfruttano per orientarsi.