Инженеры Северо-Западного университета наделили микрочипы новой способностью - силой полета. Вдохновленные разносимыми ветром семенами, эти «летающие микроаппараты» имеют форму крошечных пропеллеров, ловящих ветер, и могут быть самыми маленькими летающими конструкциями, когда-либо созданными людьми.
Электронные устройства всегда становятся меньше, а сложные системы теперь можно уменьшить до субмиллиметровых размеров, чтобы сделать их более портативной бытовой электроникой, менее инвазивными имплантатами тела и дачиками для более широкого мониторинга окружающей среды.
В последнем случае рассредоточение этих датчиков может стать проблемой. В предыдущих исследованиях были разработаны системы, позволяющие сбрасывать их с небольших дронов или даже насекомых, но в новой работе используется другой подход. Команда Северо-Западного университета обратила внимание на семена таких растений, как клен, которые имеют форму крошечных пропеллеров. Таким образом, они не падают прямо на землю, а ловят ветер, позволяя растению распространять свои семена на гораздо большие расстояния.
Итак, для нового исследования исследователи разработали свои крошечные устройства с аналогичной аэродинамикой, основываясь на компьютерном моделировании того, как летают различные семена. Получившиеся летающие микроаппараты состоит из электронных компонентов, сгруппированных в центре трех крыльев, и все они собраны на резиновой подложке. Электроника придает устройству низкий центр тяжести, позволяя крыльям ловить ветер, и все это имеет размер менее 1 мм в поперечнике, что, по утверждению команды, делает их самыми маленькими летающими конструкциями из когда-либо построенных.
Крошечный новый крылатый микрочип рядом с муравьем для масштабирования. Фото: Northwestern University
«Наша цель состояла в том, чтобы добавить крылатый полет к малым электронным системам, с идеей, что эти возможности позволят нам распространять высокофункциональные миниатюрные электронные устройства, которые помогут ощущать окружающую среду, делая мониторинг загрязнения, наблюдая за популяциями или отслеживая заболевания», - говорит Джон Роджерс, ведущий автор исследования.
В ходе испытаний команда встроила в летающий микроаппарат датчики, источник питания, память и антенну. Чтобы продемонстрировать широкий спектр задач, которые могут выполнять эти устройства, команда оснастила их различными датчиками, которые могут обнаруживать твердые частицы в воздухе, измерять баланс pH в воде или исследовать воздействие солнца.
Исследователи говорят, что их можно сбрасывать с самолетов или зданий, чтобы они рассредоточились по обширной территории. А как только они закончат свою работу, летающие микроаппараты будут разрушаться в окружающей среде благодаря материалам, из которых они сделаны.
«Мы производим такие физически переходные электронные системы, используя разлагаемые полимеры, компостируемые проводники и растворимые интегральные микросхемы, которые естественным образом превращаются в экологически безопасные конечные продукты при контакте с водой», - говорит Роджерс. «Мы понимаем, что извлечение из окружающей среды больших коллекций летающих микроаппаратов для утилизации может быть трудным. Чтобы решить эту проблему, эти рассасывающиеся в окружающей среде версии растворяются естественным образом и безвредно».
Исследование было опубликовано в журнале Nature. Команда описывает работу на видео ниже.
Источник: Northwestern University
