V budoucnosti mají být všechny předměty – produkty – od námořních kontejnerů až
po krabičky s mlékem – vybaveny digitální pamětí, tzv. RFID-čipem. Obsahuje informace o původu, době vzniku, účelu, trvanlivosti, které mohou být získávány rádiem. Na nových materiálech pro moderní radiočipy pracují výzkumníci Bayer MaterialScience. RFID (Radio Frequency Identifikation) – tak se jmenují chytré čipy, které jsou příští revolucí v oboru informačních technologií. Data se dají přenášet rádiovými vlnami bez dotyku a bez přímé viditelnosti. Příkladné je uplatnění v logistice.
Kompletní RFID-systém zahrnuje
čip, tzv. transpondér, který se
nalepí na předmět, čtečka (snímač)
a software s rozhraním k databázím.
RFID-etikety, tzv. tagy vydávají
informace přes anténu na naladěných
vlnových délkách na základě
dotazu čtečky. Informace jsou
na čipu uloženy v číselném kódu.
Každý předmět na světě tak může
dostat nezaměnitelnou identitu.
Speciální aktivní tagy obsahují
dokonce vlastní minipočítač nebo
databázi.
Světový trh RFID-systémů se
může podle odhadů Vysoké školy
technické (ETH) v Curychu do roku
2010 zvýšit na cca 12 mld. USD.
Z toho 4 mld. USD připadne na
aktivní tagy s vlastním proudovým
napájením a cca 5,5 mld. na pasivní
tagy a dobré 2 mld. USD na čtečky.
Využití RFID-systému se vyplatí
v maloobchodě. Umožňuje navigování
zákazníka ke speciální
nabídce nebo bezdotykové placení
u pokladny. Zdokonaluje evidenci
zásob, snižuje ztráty obratu a eliminuje
krádeže. Brzdou rozvoje
je cena RFID-etikety. Pasivní tagy
čerpají energii z elektromagnetického
pole čtečky a stojí dnes ještě
cca 30 centů, aktivní tagy i několik
eur. To jsou zanedbatelné náklady
u znovupoužitelných kontejnerů
v továrnách, ale příliš velké pro
krabičku mléka. Existuje ovšem
i řada aplikací mezi těmito příklady.
Přibližně 2 mil. knih a rukopisů
Vatikánské knihovny má rádiové
čipy, které urychlují výpůjčky
i inventarizace. U Airbusu A380
zjednodušují RFID-transpondéry
rutinní úkoly, provádění oprav, přiřazování
součástí a vedení vlastní
údržbové historie. V Legolandu
v dánském Billundu jsou pomocí
RFID-náramků vyhledávány
pohřešované děti, v Baja Beach
Clubu v Barceloně slouží čipy jako
klubová karta, pivovar ve Flensburgu
vybavil RFID-čipy pivní
sudy a díky tomu rozpozná čisticí
zařízení, jakým druhem piva byl
sud naplněn a tomu automaticky
přizpůsobí intenzitu čištění.
NOVÉ TECHNICKÉ MATERIÁLY
SE STŘÍBREM PRO ANTÉNY
Neustále se pracuje na vývoji
výhodnějších a robustnějších tagů.
V současnosti stojí u pasivního
tagu anténa, čip a nosný materiál
přibližně vždy třetinu.
Dobrou šancí pro antény je inkoust
z dispergovaných kovových částic.
Také nosný materiál musí být např.
elastický jako vlastní balení, musí
snášet zmrazení, ale i vysoké teploty
– musí být tepelně stabilní. Standardní
čipy z papíru pro nalepení, kterých
je dnes 75-80 % na trhu, tomu
nevyhovují. Výzkum se proto věnuje
RFID-tagům vystaveným extrémnímu
zatížení. Mají vykazovat při
vysokých teplotách a tlacích, ale
i za působení agresivních chemikálií
vysokou flexibilitu. U dokumentů je
zase požadována mimořádná bezpečnost
proti falšování. Specifické
vlastnosti musí vykazovat etikety
pro oděvní součásti. Musí vydržet
vyvařování, praní, chemické čištění
a garantovat spolehlivé vracení
oděvních součástí majitelům. Zkoušeny
jsou pračky pro domácnosti,
které podle informací na etiketě
volí správný program praní. Tagy
na autopláštích mají hlavně demaskovat
produkty pirátů. Nesou údaje
o výrobci a výrobě. Jsou zavulkanizovány
v bocích pneumatiky, právě
v místě, kde se pneumatika většinou
deformuje, a jsou vystaveny tlaku
400 bar, teplotě 180 °C a působení
koktejlu agresivních oxidantů.
Za jízdy se nosný materiál deformuje
– roztahuje až o 10 % své
původní délky. V mrazech nesmí
materiál křehnout, aby se plášť
nemohl roztrhnout. Využíván je
termoplastický polyuretan (TPU)
jako fólie v nejrůznějších stupních
pevnosti a s nejrůznějšími teplotami
tavení. Měkké, nízkotavitelné varianty
slouží k nalepení jiných plastů,
jako např. polykarbonátu. U tuhých
materiálů jsou často potřebné elastické
mezivrstvy z TPU pro odpružení
působících sil.
Před třemi lety byla uvedena na
trh nosná fólie RFID, vyznačující
se mimořádnou elasticitou, technologie
Epurex – tenký sendvič, např.
pro cestovní pasy – sestávající ze tří
vrstev TPU. Do střední vyseknuté
vrstvy se vkládá čip a anténa je nalepena
mezi střední a horní vrstvu.
RFID-čip může nést také biometrické
údaje, např. otisky prstů. Velký
podíl na úspěchu a rozvoji Epurexu
má podpora státních míst.
Pomocí TPU-fólie z Epurexu
může být soustředěn čip, anténa,
papír a polykarbonátová, PVC nebo
PET fólie ve vícestupňovém procesu
do tenkého sendviče s tloušťkou
0,3-0,4 mm. Tento tzv. Inlay se dá
vlepit do průkazu za jisté teploty
a tlaku. V principu je to možné
i s jinými plasty, ale TPU fólie má
rozhodující výhodu. Pokusí-li se
někdo ji otevřít, zničí se.
Vývojářům se po prvé podařilo
pomocí speciálního diodového laseru
vypálit ostré fotografie ve stupních
šedé. Již dnes se mohou představit
i bankovky s RFID-čipem.
Věří se také na papírové peníze
z TPU fólie.
STŘÍBRNÝ INKOUST
Bayer MaterialScience a Bayer
Technology Services mají vyvinutý
vodivý inkoust, který se dá
nanášet malinkými tryskami na
plastovou fólii, např. z polykarbonátu
a vytvářet tak libovolné vodivé
dráhy s unikátní přilnavostí.
Recept obsahuje 20 až 70 nanometrů
malé stříbrné částečky, které
se při tisku na nepropustný obal
navzájem propojují. Výsledkem je
vodivost dosahující přibližně 12 %
čistého stříbra. Toho je dosahováno
při podílu 4 váhových % stříbra
v inkoustu. Taková vodivost
je dostatečná pro většinu aplikací
při cenové únosnosti. Výhodou je
i nízká teplota při nanášení 130 °C,
která je mimořádně ohleduplná
k materiálům. Tisk nebo ražba může
mít libovolný tvar. Protože stříbro je
drahé, byla vyvinuta další varianta,
kdy vodivá vrstva sestává z uhlíkových
nanotrubiček. Zlevnění přinesou
uhlíkové trubičky BayTubes®
vyráběné společností Bayer MaterialScience.
VIZE
Profesor Friedemann Mattern na
ETH v Curychu vede odbor distribuovaných
systémů. Podle něj budou
v budoucnosti všechny předměty
– věci – navzájem propojeny do sítě.
Definuje tzv. Internet věcí. Objekty
budou vnímat svoje prostředí, zpracovávat
data a poskytovat informace
příp. je hlásit jiným objektům.
RFID-čipy se zabudovaným senzorem
budou sledovány z letadel stejně
jako celé prostředí. Informatizace
světa bude rapidně stoupat. Nutno
ještě vyřešit energetické problémy
(spotřebu a životnost zdrojů) i infrastrukturu
vč. vhodných standardů.
Je-li něco technicky proveditelné,
ještě to neznamená, že to také
potřebujeme. Ale upřímně řečeno,
postrádali jsme před 12 lety mobilní
telefony? A dnes jsme rádi, že
existují. Snaha lidí po bezpečnosti,
komfortu i zábavě vede k prosazení
mnoha takových aplikací. V Internetu
věcí se stírají hranice mezi online
a offline. Kritické je akceptování
všech aplikací, s nimiž se dají lokalizovat
a sledovat předměty a často
také jejich majitelé. Velmi dobré to
je, když ztratíte své klíče, ale méně
dobré, když s tím chce stát dohlížet
nad svými občany.
Systémy musí být uspořádány tak,
aby fungovaly i ve výjimečných situacích,
např. při výpadku inteligentních
předmětů, a zůstávaly ovladatelné.
Naše prostředí musí ještě fungovat
i bez inteligentních objektů.
Trendem může být „Pay per Use“-
používání za poplatek. Auto může
např. hlásit kolik kilometrů a jakou
rychlostí ujelo, kde bylo v noci
odstaveno apod. Je to důležité pro
majitele, uživatele i pojišťovnu i pro
mnoho dalších institucí podle podmínek
a příležitostí. Překvapením
možná bude jak se mnohé obchodní
modely s malými objekty prosadí,
uplatní a rozšíří. /an/
