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(来源:Nature)为了确定最理想的结构 , 他们进行了全尺寸计算的模型设计 , 通过模拟周围空气流动 , 最终从微型飞行器身上模拟出三星果藤种子的缓慢可控的旋转 。接下来要进行制备 , 研究人员使用先进成像和定量流动模式的方法 , 在实验室中建造并测试了微型飞行器的结构 。
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(来源:Nature)
在张一慧教授、美国西北大学黄永刚院士领导设计出的飞行器结构模型的基础上 , 罗杰斯院士带领的团队随后进一步开展了与伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械工程副教授莱昂纳多·查莫罗 (Leonardo Chamorro) 之间的合作 , 在合作中 , 他们使用先进成像和定量流动模式的方法 , 在实验室中建造并测试了结构 。
采用芯片式设计为了制造这些设备 , 该团队从另一个熟悉的新奇事物中获得了灵感 , 很多儿童都曾读过的弹出式立体书籍 。制备中 , 研究人员首先在在平板中造出飞行结构的前驱体 。 然后 , 再将这些前体粘在已被稍微拉伸的橡胶基板上 。 当原本被拉伸的基底出现松弛时 , 经过事先控的屈曲过程就会发生 , 这时机翼便会 “弹出”, 被精确定义的三维形状即可形成 。
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(来源:Nature)
这是一种从 2D 平面结构中制造 3D 结构的巧妙策略 , 此前曾在 2015 年登上 Science 杂志的封面 。 由于现有半导体设备都是基于平面结构制造的 , 因此他们可利用消费电子行业正使用的先进材料和制造方法 , 来对设备进行芯片式的设计 。 然后 , 再根据类似于弹出式书籍的原理 , 就能把它们转换成 3D 飞行器的形状 。 此外 , 他们还将电子元件的重心 , 放在设备的较低位置 , 从而避免因失去控制而坠落到地面 。
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(来源:Science)
经过以上步骤 , 终于诞生出可以各种大小和形状的结构 , 有些结构的性质甚至能和自然种子媲美 。
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(来源:Nature)
Rogers院士认为从某种程度上讲 , 该团队战胜了自然 。 至少从狭义上 , 他们设计并制造出的微型飞行器 , 比植物或树木种子具备更加稳定的轨迹、以及更慢的下落速度 , 体积上也比很多自然界的种子要小 , 甚至没有沙粒大 。 而设备小型化正是电子行业的主导发展轨迹 。
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