Next generation mobile networks not only envision enhancing the traditional MBB use case but also aim to meet the requirements of new use cases, such as the IoT. This article focuses on latency critical IoT applications and analyzes their requirements. We discuss the design challenges and propose solutions for the radio interface and network architecture to fulfill these requirements, which mainly benefit from flexibility and service-centric approaches. The article also discusses new business opportunities through IoT connectivity enabled by future networks.

A new method based on the Young–Laplace equation for measuring contact angles and surface tensions is presented. In this approach, a first-order perturbation technique helps to analytically solve the Young–Laplace equation according to photographic images of axisymmetric sessile drops. When appropriate, the calculated drop contour is extended by mirror symmetry so that reflection of the drop into substrate allows the detection of position of the contact points. To keep a wide range of applicability, a discretisation of the drop’s profile is not realised; instead, an optimisation of an advanced image-energy term fits an approximation of the Young–Laplace equation to drop boundaries. In addition, cubic B-spline interpolation is applied to the image of the drop to reach subpixel resolution. To demonstrate the method’s accuracy, simulated drops as well as images of liquid coal ash slags were analysed. Thanks to the high-quality image interpolation model and the image-energy term, the experiments demonstrated robust measurements over a wide variety of image types and qualities. The method was implemented in Java and is freely available [A.F. Stalder, LBADSA, Biomedical Imaging Group, EPFL, http://bigwww.epfl.ch/demo/dropanalysis].

Bioprinting is an emerging technology in the field of tissue engineering as it allows the precise positioning of biologically relevant materials in 3D, which more resembles the native tissue in our body than current homogenous, bulk approaches. There is however a lack of materials to be used with this technology and materials such as the block copolymer Pluronic have good printing properties but do not allow long-term cell culture. Here we present an approach called nanostructuring to increase the biocompatibility of Pluronic gels at printable concentrations. By mixing acrylated with unmodified Pluronic F127 it was possible to maintain the excellent printing properties of Pluronic and to create stable gels via UV crosslinking. By subsequent elution of the unmodified Pluronic from the crosslinked network we were able to increase the cell viability of encapsulated chondrocytes at day 14 from 62% for a pure acrylated Pluronic hydrogel to 86% for a nanostructured hydrogel. The mixed Pluronic gels also showed good printability when cells where included in the bioink. The nanostructured gels were, with a compressive modulus of 1.42 kPa, mechanically weak, but we were able to increase the mechanical properties by the addition of methacrylated hyaluronic acid. Our nanostructuring approach enables Pluronic hydrogels to have the desired set of properties in all stages of the bioprinting process.

Salts and their mixtures play an important role for industrial and energy sectors, eg metallurgy, biomass gasification and combustion, nuclear and solar powerplants and electrochemical processes. Depending on the composition of salts (eg Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+ // NO3-, F-, Cl-, CO32-, SO42-, etc), the temperature range for different applications can vary starting from room temperature and going up to 1500°C. For the proper design and modelling of heat exchangers and other equipment, it is necessary to have reliable and validated data sets of thermophysical properties. The 50 mol per cent NaNO3 – 50 mol per cent KNO3 salt mixture as a well-studied composition was selected for validation of relevant thermophysical properties (heat capacity, enthalpy of phase transitions, thermal expansion, viscosity and thermal conductivity). To study these properties of the liquid phase, special crucibles and approaches should be implemented. Verification of these crucibles for different methods (differential scanning calorimetry (DSC), thermomechanical analysis (TMA), laser flash analysis (LFA) and rheometers) has been performed. The low thermal conductivity of salts is one of the main problems in implementing latent heat storage. In this project, the authors intend to develop a fundamental solution to this problem using chemically bonded metals with salts. These are known as metal-salt solutions. To fit the main parameters of new phase change materials to the requirements of thermal energy storage, a wide variety of possible combinations should be considered. CALPHAD modelling is used together with thermal analysis for the development of a consistent thermodynamic database including chloride salts (Li, Na, K, Mg, Ca // Cl) and corresponding metals (Li, Na, K, Mg, Ca). The results of the study of quasi-binary and multicomponent metal-salt (eg Mg-KCl and Ca-KCl) systems as well as the selection of suitable crucible materials and challenges by studying of these systems will be discussed.

In recent years, the energy demand has been continuously increasing. At the same time, fossil fuels are being progressively replaced by renewables. However, this shift from fossil fuels such as coal to renewable fuels like wood creates new challenges, as many industrial plants continue to rely on legacy fuels. Unlike coal, the elements present in renewable resources can vary greatly. The differences are influenced by a variety of factors. For example, waste wood can be contaminated by different additives (paints, fire retardants, and others). To understand under which boundary conditions (e.g., temperature, gasification atmosphere) the respective elements are bound in the ash/slag or released into the gas phase, experiments with a molecular beam mass spectrometer (MBMS) with an upstream electrically heated flow reactor were conducted. Pieces of clean wood were impregnated with various heavy metals and examined under several boundary conditions (temperature and gasification atmosphere). Furthermore, impregnated cellulose partly mixed with single ash components served as model fuel for detailed investigations. Additionally, thermochemical equilibrium calculations were carried out. The results of the experiments show that the release of some heavy metals (Cd, Pb, Sb, Sn, Zn) is very strong already at low temperatures, while for others (Cr, Cu) no release can be detected even at high temperatures. The corresponding thermodynamic equilibrium calculations comply with these findings. Since the process management and preparation of the fuels can be adjusted accordingly, these results form an important basis for planning gasification processes using waste wood as fuel.

Acceptor-substituted Ba(Zr,Ce)O