Der winzige Mikrochip neben einer Ameise. Northwestern University / YouTube
Baumsamen haben fliegende Mikrochips inspiriert. Nein, wirklich.
Eine Gruppe von Ingenieuren hat winzigen Mikrochips die Fähigkeit gegeben, durch die Luft zu fliegen, laut eine aktuelle Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurdeNatur.
Und diese sandgroßen Maschinen könnten bald über Ihren lokalen Himmel fliegen.
Ein 1 mm breiter Mikrochip fliegt auf drei winzigen Flügeln
Das Design der neuen Geräte ist von vom Wind verstreuten Samen inspiriert und hat die Form extrem kleiner Propeller, die den Wind auffangen können. Dies könnten die kleinsten Flugstrukturen sein, die jemals von Menschen geschmiedet wurden. Natürlich sind elektronische Geräte weiter geschrumpftan Größe, da sich unsere Fähigkeit, Technologie zu verdichten, verbessert, wobei moderne Systeme die Submillimeter-Ebene erreichen und die Entwicklung tragbarer Unterhaltungselektronik, umfassender Umweltüberwachungssysteme und sogar fortschrittlicher Körperimplantate ermöglichenUmgebung könnte sich als schwierig erweisen. Frühere Studien haben daran gearbeitet, Systeme zu entwickeln, die von kleinen Drohnen oder sogar Insekten eingesetzt werden können. Aber die neuesten laufenden Arbeiten verfolgen einen einzigartigen Ansatz.
Bei der Untersuchung der Art und Weise, wie sich Pflanzensamen wie die des Ahornbaums ausbreiten, stellte das Northwestern-Team fest, dass sie wie Miniaturpropeller geformt sind. Dies ermöglicht es ihnen, ein direktes Herunterfallen zu vermeiden und stattdessen einen Windstoß einzufangen, der die Samen stark ausbreitetweiter, als ein gerader Tropfen sie jemals bringen würde. Ausgehend von dieser Fähigkeit konstruierten die Forscher ihre kleinen Geräte mit einer ähnlichen Aerodynamik, die mit Computermodellen analysiert und reproduziert wurde. Dies ermöglichte den Forschern, einen größeren Datensatz des Samenflugs zu erstellen, aus demdie besten aerodynamischen Ansätze konnten extrahiert und in ihrem Konstruktionsverfahren angewendet werden. Das Endprodukt war ein Mikroflieger, der aus elektronischen Teilen besteht, die in der Mitte geclustert sind.drei winzige Flügel, die alle auf einem fast unmerklich kleinen Gummisubstrat gesammelt sind. Dieses Design verlieh dem Gerät einen niedrigen Schwerpunkt, die Elektronik näher an der Mitte und die Flügel konnten frei mit der Luft interagieren und den Flug erreichen.Mit einer Breite von weniger als 1 mm sind diese Geräte laut dem Northwestern-Team die kleinsten Flugstrukturen, die jemals von Menschen geschaffen wurden.
Die winzigen Mikrochips verschwinden mit abbaubaren Materialien
"Unser Ziel war es, kleine elektronische Systeme um Flügelflug zu erweitern, mit der Idee, dass diese Fähigkeiten es uns ermöglichen würden, hochfunktionale, miniaturisierte elektronische Geräte zu verteilen, um die Umgebung für die Kontaminationsüberwachung, Bevölkerungsüberwachung oder Krankheitsverfolgung zu erfassen", sagteHauptautor John Rogers der Studie, in ein Blogbeitrag der Uni. Das Team führte auch Tests durch, bei denen Sensoren, Speicher, eine Antenne und eine Stromquelle auf dem Mikroflieger installiert wurden. Um das breite Spektrum an Aktivitäten zu erkunden, an denen diese winzigen Geräte teilnehmen können, hat das Team sie mit unterschiedlichen Kits ausgestattet, umvariieren ihre Sensorausstattung und ermöglichen die Erkennung kleinster Partikel in der Luft, Sonneneinstrahlung und sogar des pH-Gleichgewichts in Gewässern.
Diese winzigen Geräte können laut den Forschern sogar aus Flugzeugen oder großen Gebäuden abgeworfen werden, um sie über ein unglaublich großes Gebiet zu verteilen. Und wenn alle zugewiesenen Aufgaben erledigt sind, werden die Mikroflieger in der Umgebung zerfallen, da sie es sindaus abbaubaren Polymeren hergestellt und andere umweltfreundliche Materialien. „Wir stellen solche physikalisch transienten elektronischen Systeme aus abbaubaren Polymeren, kompostierbaren Leitern und auflösbaren integrierten Schaltungschips her, die bei Kontakt mit Wasser auf natürliche Weise in umweltfreundliche Endprodukte verschwinden“, erklärte Rogers im Universitätsblog"Wir sind uns bewusst, dass die Wiedergewinnung großer Sammlungen von Mikrofliegern schwierig sein könnte. Um dieses Problem auszuräumen, lösen sich diese umweltresorbierbaren Versionen auf natürliche Weise und harmlos auf." Dies ist eine Entwicklung im Frühstadium, aber im kommenden Jahrzehnt und vielleichtin Verbindung mit SchwarmtechnikDiese winzigen fliegenden Mikrochips könnten hoch entwickelte Aufgaben ausführen, ohne mehr als eine vorbeiziehende mechanische Staubwolke zu erscheinen.