比沙粒還小:人類迄今為止建造的最小的飛行結構
技術越發達,工程師和科學家反而更能從大自然中獲得靈感。
受楓樹等植物利用微風散播種子的啟發,研究人員開發了一系列微小的飛行微晶片,最小的不比一粒沙子大。
這種飛行微晶片或 “微型飛行器” 藉助風,像直升機一樣旋轉著飛向地面。
由伊利諾伊州西北大學的團隊設計的微型飛行器可以裝入超小型裝置,包括感測器、電源、用於無線通訊的天線,甚至用於資料儲存的嵌入式儲存器。
“我們的目標是為小規模的電子系統增加飛翼,我們的想法是,這些能力將使我們能夠分發高功能的小型化電子裝置,以感知環境的汙染監測、人口監測或疾病跟蹤。”領導新裝置開發的西北大學的John A。 Rogers說。
工程師團隊希望設計出能夠在空中停留儘可能長的時間的裝置,使其能夠最大限度地收集相關資料。
當微型飛行器在空中落下時,它的翅膀與空氣相互作用,形成一個緩慢、穩定的旋轉運動。
“我們認為我們勝過了自然。至少從狹義上講,我們已經能夠建造出比你從植物或樹木上看到的同等大小種子更穩定的軌跡和更慢下落速度的結構。我們還能夠以比自然界中發現的那些結構小得多的尺寸建造這些直升機飛行結構。”
可從空中扔下拋落大量小飛行感測器,它們自動分散,監測石油洩漏後的環境補救工作,或跟蹤不同高度的空氣汙染水平。
Rogers團隊試圖減輕另一種環境汙染物的影響的同時,還可能創造一種新的環境汙染物,這對他們來說是一種諷刺。作者在論文裡也表達了憂慮。
”必須仔細考慮有效的回收和處理方法。繞過這些問題的一個解決方案是利用那些透過化學反應和/或物理解體而自然吸收到環境中的材料所構建的裝置,以獲得良性的最終產品。“
帶有線圈天線和檢測紫外線的感測器的更大的微型發射器的頂部。(西北大學)
幸運的是,Rogers的實驗室也開發了瞬時電子器件,這些器件在不再有用後能夠溶解於水。使用類似的材料,他們團隊的目標是建立能夠隨著時間的推移在地下水中降解和消失的飛行器。
”我們使用可降解的聚合物、可堆肥的導體和可溶解的積體電路晶片來製造這種物理上的瞬時電子系統,當暴露在水中時自然降解為對環境無害的最終產品,我們認識到,回收大量的微型傳單可能是困難的。為了解決這個問題,這些環境可吸收的版本會自然無害地溶解。“
該研究發表在《自然》雜誌上。
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