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登上Nature封面!科学家造出史上最小的飞行器,只有一粒沙子大小

2022-08-27 21:09:23 4338

摘要:你知道人类能制造出多小的飞行器吗?答案是一粒沙子大小!放大后的微型飞行器“Micro Flyer”一个微型飞行器和一只普通蚂蚁的大小对比图由美国西北大学领导的一个由多个国家研究团队组成的科研项目组成功开发出了目前人类史上最小的人造飞行器——...

你知道人类能制造出多小的飞行器吗?答案是一粒沙子大小!

放大后的微型飞行器“Micro Flyer”


一个微型飞行器和一只普通蚂蚁的大小对比图

由美国西北大学领导的一个由多个国家研究团队组成的科研项目组成功开发出了目前人类史上最小的人造飞行器——微型飞行器“Micro Flyer”,相关研究论文于2021年9月23日登上了国际期刊《Nature》的封面。今天小编就来给大家科普一些这方面的知识吧!

微型飞行器“Micro Flyer”登上《Nature》封面

根据论文显示,这款微型飞行器没有用于飞行的发动机或其他动力装置,那么它是如何工作的呢?

枫树种子(来源:Pixabay)

研究人员称这款飞行器是模仿在风中飞行的枫树种子:当枫树种子从枫树上掉落时,枫树种子就像螺旋桨一样旋转并在风中飞翔,通过这种方法使得枫树可以将种子送到更遥远的地方,这是枫树经过漫长的自然进化而形成的一种特殊技能。

微型飞行器的内部结果

而研究团队就是利用枫树种子的形状和其空气动力学原理并结合计算机模型模拟后,设计出了这种有三个机翼的微型飞行器。据介绍这个微型飞行器除了机翼以外,其余组成部分为微型传感器、微型电源、微型无线天线和微型储存器。当微型飞行器在空中落下时,它的机翼与空气相互作用,并产生缓慢、稳定的旋转运动。

微型飞行器计算机模型模拟 来源:清华大学

当微型飞行器从空中降落时,由于机翼与空气的相互作用,从而产生缓慢而稳定的旋转运动。而微型飞行器的重心恰好被设计在它的中心位置,这就使得微型飞行器在下降过程中不会失去控制。

那么,这种微型飞行器的用途是什么?

参与该项目的研究人员称,微型飞行器的设计初衷是让具备感知功能的微型电子系统在具备飞行能力的情况下,从而可以通过空中散布来执行例如环境感知、污染监测、人口监测等任务。例如将微型飞行器与物联网相结合,在需要探测的目标区域播撒大量的微型飞行器,就可以检测出目标区域的大气和河流的污染程度等关键数据。

如果高密度、大范围地散布微型飞行器是否会造成环境污染?

该研究团队的研究人员称,他们已经在实验室中开发出了使用可降解聚合物和可溶解集成电路芯片制造的“瞬态电子元器件”,这种元器件类似于目前广泛应用于人体心脏的可降解人造起搏器的工作原理。因此,这些微型飞行器散落在环境中后随着时间的推移在土壤和地下水等环境中自然降解和消失。

微型飞行器的工作原理 图片来源:清华大学

根据论文显示,清华大学、华中科技大学的科研团队参与了该项目。结合媒体的报道,清华大学的研究团队在该项目中对飞行器仿生结构设计、飞行器结构三维组装的逆向设计与力学分析、飞行器结构自旋下落的流场模拟和稳定性分析做出了重要贡献。

作者|将丹

来源|郑州市第二届科普征文大赛投稿入选作品

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