新智元报导

来源于：nature

编写：LRS

【新智元前言】近期中国人黄永刚院士领着的国际性精英团队开发了一种三维微电子技术飞行器，可以像蒲公英花一样随风飘动，不用一切电力能源就可以飞行！容积比小蚂蚁还小，将来可用以环保监测等做为物联网技术基础设施建设。

蒲公英花、飞絮的种籽经历千、萬年的自然选择学说演变，其独特的立体几何构造与精妙的力学结构设计方案还可以使其在本身无积极推动力的情形下被动地随风飘荡随意飞行多少公里乃至更长的间距。

假如把飞行器设计方案成「种籽」会产生哪些？

见风散播种籽的启迪，美国西北大学John A.Rogers 院士、黄永刚院士和清华张一慧专家教授率领的国际交流精英团队报导了一种曲屈结构力学拼装的新式三维微电子技术飞行器，以达到在空气中被动、长期、长距离飞行。本文以封面图方式发布在了Nature 上。

黄永刚院士1962年11月生在中国北京，美国科学院院士、英国我国工程院院士、美国艺术与研究院院士、欧洲地区研究院院士、中科院外国籍院士，美国西北大学冠名赞助讲席教授。1984年毕业于北大结构力学系；1990年获哈佛大学博士研究生。

黄永刚院士关键研究领域是材质和电子元器件的结构力学个人行为，他与合作方一同创立了可延伸无机物电子元器件行业，并成立了根据外部经济体制的应变力梯度方向基础理论。

韩崇实大学Bong Hoon Kim, 英国剑桥大学/华南理工大学厉侃, 美国西北大学Jin-Tae Kim, Yoonseok Park为毕业论文的一同第一作者。

除此之外、康涅狄格高校Xueju Wang、大连理工Zhaoqian Xie、香港城市大学Xinge Yu、清华Honglie Song、武汉工程大学Feng Zhu、上海同济大学Ying Zhao、西安交通大学Lin Chen等31家企业37名科技人员参加了此项工作中。

这类中小型无线网络电子产品是一类在空气中具备优良滞空性、以风为推动力的被动推动微飞行器。而且它在空气中具备十分迟缓的降落速率（约0.28 m/s），仅有小雪花均值降落速率的1/8上下，并且微飞行器的转动降落方式为其带来了不错的飞行可靠性。

和传统化的微飞行器一般应用扑翼、旋翼飞机或喷气式飞机的积极推动方法做为飞行的驱动力不一样的是，依靠风速的被动飞行不用动能提供，能够完成长期滞空和长距离定速巡航。

而且被动飞行的构造一般更简易，能够做的更轻巧、小型，且工作中时不易造成附加噪声，更便捷飞行器的隐敝。

科学研究工作人员现已顺利地在这类被动飞行器上融合了电子线路程序模块。

因为它具备像植物的种子一样普遍撒播的特点，使其有机会变成将来飞行器「物联网技术」的连接点，搭建具备极高室内空间深层与時间深度广度的成本低实时监测系统软件。

这类飞行器的大中型分布式系统结合能够用于开展环保监测、人口数量检测、疾病预防管理方法或是做为别的必须在宽阔室内空间区域内涵盖的软件系统的基本，也可以助推将来肺炎疫情监控与病毒感染防治。

所运用的加工工艺能够迅速并行处理生产制造很多飞行器与此同时还可以应用规范绝缘物上硅技术性集成化简易的电子线路。该工作概述了在外部经济限度（低于1毫米）、mm限度和宏观经济限度（超过1毫米）上生产制造飞行器的加工工艺，其设计灵感来源于应用直升飞机式风散播体系的植物的种子。

在该构架中，机器设备的3D样子是应用平面图生产制造加工工艺建立的——生产制造方式 类似半导体业的生产制造方式 。一层形状记忆高聚物在指定部位与预应变力弹性体材料融合。当应变力释放出来时，这种位置的弯折造成 原材料伸缩，形状记忆效用将飞行器固定不动成3D样子。

该工作中根据调节设计方案主要参数，如直徑、气孔率和飞机翼种类等，能够在设施和周边气体中间造成有利的相互影响。这类相互影响根据诱发转动健身运动减少了飞行器的终端设备速率，提升了摩擦阻力并增强了可靠性。

科学研究员工应用基础理论剖析、数值模拟和试验技术性界定并量化分析了这种飞行器的潜在性流体力学体制。讨论了限度、气孔率、翼数和纵横比对设备在自由落体运动全过程中的终端设备速率和稳定的危害。她们发觉，因为从光滑（层.流）气旋到渗流的衔接，限度对终端设备速率的危害较大。

与滑翔衣状种籽具备类似实际效果的多孔结构特点减少了终端设备速率，多孔结构对小型飞行器的危害核对宏观经济飞行器的危害更高。因而，流体力学表层的折射率和视角对宏观经济飞行器的危害核对小型飞行器的危害更高。

Rogers 专家教授表明，“大家的目的是在中小型电子控制系统中加入有翼飞行，由于这种作用将使大家可以派发功能齐全的微型电子产品认知自然环境，以开展污染监测、人口数量检测或病症追踪。受微生物全球的启迪，大家取得成功实现了这一点。在数十亿年的环节中，自然界设计方案了具备比较复杂的流体力学特点的种籽，大家参考了这一核心理念，对其更新改造，并研发出了对应的电子线路服务平台。”

充分考虑这种小型飞行器广泛运用会形成很多的电子废品，Rogers 专家教授的试验室还开发设计出了生物降解电子产品，在不用后能够没害融解在水中，与动物可消化吸收起博器的原理类似。终究要想规模性回收利用这类小型飞行机器设备十分困难。

（下一场雨飞行器就灭团了？）

来看天降的除开小雪花和林妹妹，或是还可能是一个飞行器。

参考文献：