作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2021/9/23 19:46:10
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受种子启发的飞行微装置

 

一个3D飞行器的艺术呈现图 图片来自西北大学

科学家研制出一种新飞行装置,受到风力传播的植物种子启发,或可应用于环境监测或通讯。这种飞行装置可以携带有源电子载荷,从而可建立新的潜在范围的无电池无线设备。相关研究9月22日发表于《自然》。

植物种子有各种形状大小,其中一些可利用风力传播,散播遗传物质繁殖种群。这些形状可分为四类:降落伞形,如蒲公英;滑翔机形,如翅葫芦;直升机形,如梣叶槭和大叶枫;及扑翼或飞旋形,如毛泡桐或臭椿。

 

一个装有测量空气颗粒物污染水平电路的3D飞行器 图片来自西北大学

 人造3D飞行器,背景是该飞行器的灵感源泉—— 一粒枫树种子 图片来源:作者F. Frankel

受风力传播种子的启发,美国伊利诺伊州西北大学的John Rogers和同事设计了一系列飞行器,大小从微型(小于1毫米)到大型(大于1毫米)。他们使用模拟和风洞实验,研究了改变设计参数如飞行器直径、结构和翼型的空气动力学影响。

在直升机型和飞旋形种子中,旋转行为加强了这些装置的稳定性和飞行行为。这些设计可以集成简单电子器件,其中一例包含有一个检测空气颗粒物的电路。

一个10x10飞行器矩阵 图片来自西北大学

在同时发表的新闻与观点文章中,康奈尔大学的Farrell Helbling写道: “这些装置可以构成动态传感器网络,用于环境监测、无线通讯节点,或基于互联网连接设备网络即物联网的各种其他技术” 。

Helbling补充说,仍需要做进一步工作,以理解飞行器在风中会有怎样的行为,其他设计(降落伞形和滑翔机形飞行器)表现如何,但她认为目前的工作为增进飞行器能力铺平了道路。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03847-y

 
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