華盛頓大學(xué)研究人員開發(fā)出能像蒲公英一樣“傳播”的微小傳感器

大自然總是新技術(shù)創(chuàng)新的完美靈感，而華盛頓大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的項(xiàng)目再次證明了這一點(diǎn)。該小組對(duì)蒲公英如何通過它們的白色絨球和風(fēng)傳播種子感到驚訝，決定在農(nóng)場(chǎng)和森林等廣大地區(qū)的無線傳感器的分散中注入這種方法。

據(jù)該小組稱，通過手動(dòng)放置傳感器在廣闊的土地上進(jìn)行環(huán)境狀況監(jiān)測(cè)可能需要幾個(gè)月。然而，這種情況將隨著微小的傳感器系統(tǒng)的出現(xiàn)而改變，該系統(tǒng)被精心放置在具有花瓣?duì)钚螒B(tài)的輕質(zhì)材料中。它們將通過無人機(jī)在空中釋放，風(fēng)將完成傳播它們的工作。

“我們的研究表明，你可以使用現(xiàn)成的組件來創(chuàng)造微小的東西。我們的原型表明，你可以使用無人機(jī)在一次投放中釋放數(shù)以千計(jì)的這些設(shè)備。它們都會(huì)被風(fēng)帶得有些不同，基本上你可以用這一滴水創(chuàng)建一個(gè)1000個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，”高級(jí)作者Shyam Gollakota說，他是華盛頓大學(xué)Paul G. Allen計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的教授?！斑@對(duì)部署傳感器的領(lǐng)域來說是驚人的和變革性的，因?yàn)楝F(xiàn)在手動(dòng)部署這么多傳感器可能需要幾個(gè)月?！?/p>

盡管這些設(shè)備的能力很有希望，但它們也有一個(gè)挑戰(zhàn)：系統(tǒng)的重量（每個(gè)設(shè)備至少可以容納四個(gè)傳感器）本身大約是1毫克蒲公英種子的30倍。有了這個(gè)，該團(tuán)隊(duì)必須為作為傳感器降落傘的材料找到完美的設(shè)計(jì)。他們需要的是能讓傳感器在被風(fēng)吹動(dòng)時(shí)花更多時(shí)間漂浮在空中的那種。這將導(dǎo)致傳感器更廣泛的散布。

“蒲公英種子結(jié)構(gòu)的工作方式是，它們有一個(gè)中心點(diǎn)和這些伸出來的小剛毛來減緩它們的下落。我們用二維投影來創(chuàng)建我們結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，”主要作者、華盛頓大學(xué)艾倫學(xué)院助理教授維Vikram Iyer說。“隨著我們?cè)黾又亓?，我們的刷子開始向內(nèi)彎曲。我們?cè)黾恿艘粋€(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)，使其更加堅(jiān)硬，并占用更多的面積，以幫助減緩它?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)總共測(cè)試了75種設(shè)計(jì)，找到后，他們以不同的尺寸生產(chǎn)了這些設(shè)計(jì)。根據(jù)研究人員的說法，各種尺寸將讓傳感器以不同的速度下落。

“這是在模仿生物學(xué)，其中變異實(shí)際上是一個(gè)特點(diǎn)，而不是一個(gè)錯(cuò)誤，”共同作者、華盛頓大學(xué)生物學(xué)教授Thomas Daniel說。“植物不能保證它們今年生長(zhǎng)的地方明年會(huì)很好，所以它們有一些可以走得更遠(yuǎn)的種子來保值?！?/p>

盡管大小不一，但該設(shè)計(jì)將確保該系統(tǒng)在適度的微風(fēng)下可以達(dá)到100米。一旦放置，這些設(shè)備可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到60米以外。

這種形狀也將有助于設(shè)備在95%的時(shí)間內(nèi)直立著陸，這是需要的，因?yàn)樗鼈兪褂锰柲茈姵匕宥皇请姵?。這意味著它們只能在白天工作，在沒有充足的陽光或夜晚的時(shí)候就會(huì)停止。盡管如此，研究人員在系統(tǒng)的構(gòu)建中加入了一個(gè)電容器，因此每個(gè)設(shè)備可以在一夜之間儲(chǔ)存一些電荷。

Iyer說：“然后我們有一個(gè)小電路，它將測(cè)量我們儲(chǔ)存了多少能量，一旦太陽升起，有更多的能量進(jìn)入，它將觸發(fā)系統(tǒng)的其他部分打開，因?yàn)樗杏X到它超過了某個(gè)閾值。”

據(jù)悉，這個(gè)可持續(xù)的系統(tǒng)可以持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，直到它被不同的元素物理破壞。不過，它仍然有一個(gè)挑戰(zhàn)：它們會(huì)在環(huán)境中留下不可生物降解的電子產(chǎn)品。這促使該團(tuán)隊(duì)找到更多的方法來進(jìn)一步發(fā)展該項(xiàng)目，使其部件更容易被生物降解，對(duì)環(huán)境友好，并具有適應(yīng)性。

“這只是第一步，這就是為什么它如此令人興奮，”Iyer說?！拔覀儸F(xiàn)在還有很多其他的方向--比如開發(fā)更大規(guī)模的部署，創(chuàng)造出可以在下落時(shí)改變形狀的設(shè)備，或者甚至添加一些更多的移動(dòng)性，使設(shè)備在落地后可以四處移動(dòng)，以接近我們好奇的區(qū)域?！?/p>

來源：cnBeta.COM

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