Schweizerinnen und Schweizer fahren gerne mit dem Zug. Bahnverkehr bedeutet aber auch Lärm für die Anwohnerschaft. An der Empa werden unterschiedliche Massnahmen erforscht, um Bahnlärm zu reduzieren. Dazu zählen etwa ein Virtual Reality-Simulator, um Schallschutzmassnahmen besser beurteilen zu können, sowie unterschiedliche Instrumente zur exakten Messung der Schienenschwingungen. Ausserdem entwickeln Empa-Forschende neuartige Materialien, um die Ausbreitung störender Schwingungen zu stoppen. Sogenannte phononische Kristalle wirken z.B. wie ein Spiegel für mechanische Schwingungen. (Posten G401, Standort: Akustik)

Jährlich gelangen 14'000 Tonnen Plastik in Schweizer Böden und Gewässer. Ein Teil davon liegt als Mikroplastik vor: Partikel im Mikro- bis Millimeterbereich. Woher kommt dieser Mikroplastik? Wo sammelt er sich an? Und welche Risiken birgt er für Mensch und Umwelt? Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Empa erforschen solche Fragestellungen rund um Mikroplastik. (Posten G402, Standort: Zelt 1)

Der Blick in den menschlichen Körper mittels unterschiedlicher bildgebender Verfahren hilft uns, Krankheiten besser zu verstehen und bessere Therapien zu entwickeln. Empa-Forschende entwickeln neuartige Verfahren, um unterschiedliche Körperstrukturen abzubilden, von einem genauen 3D-Modell des Meniskus bis hin zur Wirbelsäule in Bewegung. (Posten G404, Standort: Röntgenhaus)

Eisenmangel ist ein weit verbreitetes Gesundheitsproblem, insbesondere bei Frauen. Seit einiger Zeit leistet Nanotechnologie Hilfe, indem sie mittels winziger Eisen-Nanopartikel das lebenswichtige Mineral gezielt dorthin transportiert, wo es benötigt wird – direkt in unsere Zellen. Empa-Forschende wollen die präzise Struktur dieser Nanomedikamente entschlüsseln. Denn nur durch ein umfassendes Verständnis ihres Aufbaus können wir die genauen Wirkungsmechanismen im menschlichen Körper verstehen. (Posten G408, Standort: Röntgenhaus)

Beim Elektrospinnen wird ein starkes elektrisches Feld genutzt, um nanometerdünne Fasern aus verschiedenen Materialien zu erzeugen. Die so hergestellten Membranen lassen Luft, Dampf und einige Flüssigkeiten durch, während sie Mikropartikel und Mikroben zurückhalten. Empa-Forschende nutzen diese einzigartigen Membranen für eine Vielzahl von medizinischen Anwendungen wie Gesichtsmasken, künstliche Haut, gezielte Medikamentenabgabe oder Sensoren und sogar Energiegeneratoren. (Posten G410, Standort: Zelt 3)

Wie können wir unsere Gesundheit besser überwachen? Mit textilen Sensoren, "made by Empa", lassen sich in Echtzeit wichtige Gesundheitsdaten erfassen. Etwa über ein EKG, das die Funktion des Herzens zeigt, oder aber der Druck auf die Haut, der etwa bei frühgeborenen Babys gefährlich werden kann. Anhand dieser Daten entwickeln die Empa-Forschende «digitale Zwillinge», um potenzielle Gefahren für unsere Gesundheit früher zu erkennen. (Posten G411, Standort: Zelt 3)

Das lokale Mikroklima rund um unseren Körper kann unser Wohlbefinden massgeblich beeinflussen. Empa-Forschende nutzen eine Vielzahl von Puppen, sogenannte Manikins, um dieses Mikroklima zu analysieren und zu verbessern. Ein Beispiel ist das HVAC-Manikin, das unter anderem Temperatur, Feuchtigkeit, und Sonneneinstrahlung erfassen kann. Damit können wir unser Wohlbefinden nicht nur im Büro, zu Hause, im Krankenhaus oder in der Schule überwachen, sondern auch in Industrieräumen mit heissen oder kalten Oberflächen, wo das Tragen von Schutzkleidung erforderlich ist. (Posten G413, Standort: Zelt 3)

Wenn wir uns bewegen, arbeiten unsere Muskeln, unsere Haut und andere Gewebe mit unserem Nervensystem zusammen und geben uns Rückmeldung darüber, wie schnell, wie stark und wie präzise die Bewegung ist. Was wäre, wenn Roboter dasselbe tun könnten? Empa-Forschende wollen weiche Sensormaterialien in Roboterstrukturen integrieren, um die Sicherheit der Mensch-Maschine-Interaktion zu verbessern. (Posten G414, Standort: Zelt 2)

Bei der additiven Fertigung von Metall entstehen grosse Temperaturschwankungen, bei denen das Material schmilzt und schnell wieder abkühlt. Diese Prozesse beeinflussen die Mikrostruktur und die inneren Spannungen des fertigen Objekts und damit seine mechanischen Eigenschaften. Hochauflösende Simulationen könnten den Forschenden helfen, diese Aspekte besser zu verstehen; sie benötigen jedoch viel Rechenleistung. Die Empa setzt physikbasiertes maschinelles Lernen ein, um die Effizienz dieser Simulationen zu erhöhen, ohne dabei Kompromisse bei der Genauigkeit einzugehen. (Posten G416, Standort: Zelt 1)

Mittels additiver Fertigung können personalisierte orthopädische Implantate hergestellt werden, deren Struktur das Verhalten des natürlichen Knochens nachahmen soll. Bestimmte Implantate, wie zum Beispiel Hüftprothesen, sind wiederholt hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, denen sie über viele Jahre hinweg standhalten müssen. An der Empa erarbeiten Forschungsteams additive Herstellungsverfahren für diese Implantate und führen umfangreiche Experimente und Simulationen durch, um deren mechanische Leistungsfähigkeit zu bewerten. (Posten G417, Standort: Zelt 1)

Laufen auf Sensoren: Empa-Forschende haben biobasierte Tinten für den 3D-Druck entwickelt und daraus eine intelligente Schuheinlage mit integrierten Sensoren hergestellt. Die Einlegesohle kann den Druck der Fusssohle im Schuh bei verschiedenen Aktivitäten messen. Dies könnte Patientinnen und Patienten helfen, den Fortschritt ihrer Physiotherapie zu verfolgen, oder Sportlerinnen und Sportler bei der Feinabtimmung ihrer Leistung unterstützen. (Posten G418, Standort: Laborgebäude 1. Stock)

Röntgenstrahlen und Mikroskope sind nicht immer präzise genug. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Empa wollen fortschrittliche Methoden wie die Rasterkraftmikroskopie und die Raman-Spektroskopie zur Früherkennung von Krankheiten einsetzen. Damit könnte in Zukunft beispielsweise die Alzheimer-Krankheit diagnostiziert und überwacht werden. Die Techniken helfen den Forschenden auch bei der Entwicklung von Nanopartikeln zur Bekämpfung von bakteriellen Infektionen und Krebs. (Posten G419, Standort: Zelt 1)

Mit innovativen Beschichtungen hilft die Empa der Medizin, Implantate oder Instrumente zu verbessern. Beispielsweise können bestimmte Arten von Bandscheiben-Implantaten mit Titan beschichtet werden. Durch die extrem dünne Titanschicht können Knochenzellen besser entlang der Oberfläche und durch die Öffnungen des Implantats wachsen und damit das Implantat besser im Körper verankern. (Posten G421, Standort: Zelt 1)

Immer mehr krankmachende Bakterien entwickeln Resistenzen gegen Antibiotika. Wie können uns Materialien dabei helfen, Infektionen mit solchen resistenten Mikroben frühzeitig zu entdecken, zu behandeln oder sogar zu verhindern? Empa-Forschende arbeiten an unterschiedlichen Ansätzen dazu, etwa an Nanopartikeln, die Infektionen frühzeitig anzeigen, an Oberflächen, die gefährlichen Keimen keinen Halt bieten, und an Materialien, die selbst antimikrobiell wirken. (Posten G422, Standort: Zelt 3)

DNA-Sequenzierung und Fluoreszenzmikroskopie sind wichtige Verfahren in der Medizin und in der Forschung. Damit lassen sich Krankheiten genauer diagnostizieren, Zellen und Gene durchleuchten und auf einzelne PatientInnen zugeschnittene Therapien entwickeln. Die hochempfindlichen Geräte, die man dafür benötigt, funktionieren allerdings nur dann zuverlässig, wenn sie präzise eingestellt und kalibriert sind. Die Empa hat in Zusammenarbeit mit der Firma IMT AG aus Greifensee eine besondere Methode für entwickelt, um DNA-Sequenzierer und Fluoreszenzmikroskope schneller und zuverlässiger zu machen. (Posten G423, Standort: Zelt 1)