小型無(wú)線(xiàn)電子設(shè)備的大型分布式集合可能構(gòu)成未來(lái)環(huán)境監(jiān)測(cè)、人口監(jiān)測(cè)、疾病管理和其他需要在廣闊空間范圍內(nèi)覆蓋的應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)此類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的空中分配組件,并且受風(fēng)的啟發(fā),美國(guó)西北大學(xué)的工程師研究了用于在自然環(huán)境或城市環(huán)境中進(jìn)行受控、無(wú)動(dòng)力飛行的被動(dòng)結(jié)構(gòu),賦予了電子微芯片一項(xiàng)新功能:飛行。
研究人員首先在平面幾何結(jié)構(gòu)中制造了飛行結(jié)構(gòu)前體,隨后將前體粘在小幅度拉伸的橡膠基板上。當(dāng)基板松弛時(shí),就會(huì)發(fā)生受控的屈曲過(guò)程,使機(jī)翼彈出,形成高精度的三維形狀。這種由2D前體構(gòu)建3D結(jié)構(gòu)的策略非常強(qiáng)大,因?yàn)楝F(xiàn)有的半導(dǎo)體設(shè)備都是基于平面布局構(gòu)造的。因此,研究人員可以利用消費(fèi)電子行業(yè)中最先進(jìn)的材料和制造工藝,生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的、平面的芯片式結(jié)構(gòu)。隨后再依據(jù)彈出式書(shū)籍的原理,將它們轉(zhuǎn)換成3D飛行器。
在演示實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)展示了將微型飛行器用于空氣微粒檢測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)和光線(xiàn)波長(zhǎng)探測(cè)等領(lǐng)域的可行性。設(shè)想以多個(gè)微型傳感器實(shí)現(xiàn)高空間密度分布、構(gòu)成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),工作人員可以從飛機(jī)或高樓上拋灑大量微型飛行器,待其廣泛分散后監(jiān)測(cè)環(huán)境修復(fù)工作,或是跟蹤不同高度的空氣污染水平。
設(shè)計(jì)人員還在微型飛行器中使用的瞬態(tài)電子器件可于任務(wù)完成后在水中溶解,不產(chǎn)生危害,從根本上解決了大量微型飛行器的回收難題。
該研究成果發(fā)表在《Nature》, 2021,597:503–510, 題目:“Three-dimensional electronic microfliers inspired by wind-dispersed seeds”。
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原文來(lái)源:
techxplore.com/news/2021-09-winged-microchip-smallest-ever-human-made.html
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