风传种子具有适应风力传播的特殊结构 。 受其启发 ， 来自中国、美国和韩国的联合研究团队设计了有史以来最小的电子飞行器——不用马达、以风为动力的被动微飞行器 。 它小到1毫米以下 ， 差不多是铅笔尖的大小 。
这种飞行器能实现长时间（其下落速度约为雪花平均下落速度的1/8）、远距离飞行 。 在飞行器中集成微电子器件 ， 可用于监测空气污染物、城市传染病病原体分布等 。
文章图片
Nature封面
该研究近日以封面论文的形式发表在著名学术期刊《Nature》上 ， 标题为《Three-dimensional electronic microfliers inspired by wind-dispersed seeds》（风传种子启发的三维微电子飞行器） 。
论文共有37位作者 。 清华大学航天航空学院张一慧教授、美国西北大学黄永刚院士、美国西北大学John A. Rogers院士和美国伊利诺伊大学香槟分校Leonardo Chamorro副教授为论文的共同通讯作者 。 韩国崇实大学助理教授Bong Hoon Kim、剑桥大学博士后厉侃、美国西北大学博士后Jin-Tae Kim和Yoon seok Park为论文的共同第一作者 。
到目前为止 ， 对飞行器的研究大多集中在主动式飞行器上 ， 因为这类飞行器具有在环境中自主运动的优势 。
那么 ， 为什么要研究被动式飞行器？
“传统微飞行器通常使用扑翼、旋翼或喷气的主动驱动方式来提供飞行的动力 ， 但此类主动驱动方式需要较大的能量供给 ， 难以实现长时间滞空与远距离巡航 。 此外 ， 主动驱动的组件结构往往较为复杂 ， 小型化难度极大 ， 且工作时会产生难以消除的噪音 ， 这些特性使得主动驱动微飞行器难以实现小型化、隐蔽化 。 ”张一慧向澎湃新闻（www.thepaper.cn）采访人员解释道 。
“我们的目标是在小型电子系统中添加有翼飞行 ， 因为这些功能将使我们能够分发功能强大的小型电子设备来感知环境 ， 以进行污染监测、人口监测或疾病跟踪 。 ” John A. Rogers表示 。
设计被动微飞行器的过程中 ， 为什么会想到借鉴风传种子？
“风传种子历经千、万年的自然选择演化 ， 其特殊的几何结构与精妙的力学设计可以使其在自身无主动驱动力的情况下被动地随风自由飞行几公里甚至更远的距离 。 风传植物种子的结构多种多样 ， 例如蒲公英种子 ， 它可以像降落伞一样在空气中缓慢降落；或者星果藤种子 ， 可以像竹蜻蜓一样实现旋转下落的飞行模式；又或是大叶枫、梣叶槭、花楹、龙脑香种子等 。 ” 张一慧表示 。
植物通过各种各样的被动策略来传播种子 ， 每一种策略都是不断自然选择的结果 。 根据种子的传播载体可将传播方式分为：重力、机械推进、风、水和动物传播 。 其中 ， 风力传播的适用范围最广 。
推荐阅读
- 核心|中科大陈秀雄团队成功证明凯勒几何两大核心猜想，研究登上《美国数学会杂志》
- VIA|x86研发团队卖给Intel后 VIA出售厂房和设备：北美分部就此终结
- 团队|深信院41项科研项目亮相高交会 11个项目获优秀产品奖
- 团队|玉米和水稻基因组引导编辑效率提高3倍
- 敏捷|上海人工智能“十四五”规划发布：集聚超20个国际顶尖团队
- 团队|生物技术成茶产业提质“金钥匙”
- 团队|俞敏洪首场助农直播带货，寻找新商业模式和老师转型方式
- 团队|年终策划 | 航天专家史青：为火箭“体检”给火星车装“耳朵”
- IT|大疆车载业务团队快速扩张 成员已近千人
- 团队|第二届北京移动5G应用创新大赛“科技含量”上升