Στο μέγεθος ενός κόκκου άμμου, τα διασκορπισμένα μικροτσίπ θα μπορούσαν να παρακολουθούν την ατμοσφαιρική ρύπανση, τις αερομεταφερόμενες ασθένειες και τη μόλυνση του περιβάλλοντος.
Οι μηχανικοί του Northwestern University πρόσθεσαν μια νέα δυνατότητα στα ηλεκτρονικά μικροτσίπ: την πτήση.
Σχετικά με το μέγεθος ενός κόκκου άμμου, το νέο ιπτάμενο μικροτσίπ (ή «μικροπλοίο») δεν διαθέτει μοτέρ ή κάποιου είδους κινητήρα. Αντ ‘αυτού, παίρνει πτήση στον άνεμο – πολύ σαν τον σπόρο σφενδάμου – και περιστρέφεται σαν ελικόπτερο στον αέρα προς το έδαφος.
Μελετώντας τα σφενδάμια και άλλους τύπους σπόρων που διασπείρονται από τον άνεμο, οι μηχανικοί βελτιστοποίησαν την αεροδυναμική του μικροεφαρμογέτη για να διασφαλίσουν ότι-όταν πέσει σε μεγάλο υψόμετρο-πέφτει με χαμηλή ταχύτητα με ελεγχόμενο τρόπο. Αυτή η συμπεριφορά σταθεροποιεί την πτήση της, εξασφαλίζει διασπορά σε μια ευρεία περιοχή και αυξάνει το χρόνο που αλληλεπιδρά με τον αέρα, καθιστώντας την ιδανική για την παρακολούθηση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και των αερομεταφερόμενων ασθενειών.
Ως οι μικρότερες ποτέ κατασκευές από τον άνθρωπο, ιπτάμενες κατασκευές, αυτοί οι μικροπτέρυγοι μπορούν επίσης να συσκευαστούν με εξαιρετικά μικροσκοπική τεχνολογία, όπως αισθητήρες, πηγές ενέργειας, κεραίες ασύρματης επικοινωνίας και ενσωματωμένη μνήμη για αποθήκευση δεδομένων.
«Ο στόχος μας ήταν να προσθέσουμε πτήσεις με φτερά σε ηλεκτρονικά συστήματα μικρής κλίμακας, με την ιδέα ότι αυτές οι δυνατότητες θα μας επιτρέψουν να διανείμουμε πολύ λειτουργικές, μικροσκοπικές ηλεκτρονικές συσκευές για να αντιληφθούμε το περιβάλλον για παρακολούθηση μόλυνσης, επιτήρηση πληθυσμού ή παρακολούθηση ασθενειών», δήλωσε ο Τζον της Northwestern. A. Rogers, ο οποίος ηγήθηκε της ανάπτυξης της συσκευής. «Μπορέσαμε να το κάνουμε χρησιμοποιώντας ιδέες εμπνευσμένες από τον βιολογικό κόσμο. Κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών, η φύση σχεδίασε σπόρους με πολύ εξελιγμένη αεροδυναμική. Δανειστήκαμε αυτές τις σχεδιαστικές έννοιες, τις προσαρμόσαμε και τις εφαρμόσαμε σε πλατφόρμες ηλεκτρονικών κυκλωμάτων ».
Πρωτοπόρος στη βιοηλεκτρονική, ο Rogers ,ο Louis Simpson και ο Kimberly Querrey Καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, Βιοϊατρικής Μηχανικής και Νευρολογικής Χειρουργικής στη Σχολή Μηχανικών McCormick και η Ιατρική Σχολή του Feinberg και διευθυντής του Ινστιτούτου Βιοηλεκτρονικής Querrey Simpson. Ο Yonggang Huang, ο καθηγητής Μηχανικών Jan και Marcia Achenbach στο McCormick, ηγήθηκε του θεωρητικού έργου της μελέτης.
«Νομίζουμε ότι νικήσαμε τη φύση»
Οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν δει τον στροβιλισμένο σπόρο ενός φύλλου σφενδάμου να περιστρέφεται στον αέρα και να προσγειώνεται απαλά στο πεζοδρόμιο. Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα για το πώς η φύση έχει εξελιχθεί σε έξυπνες, εξελιγμένες μεθόδους για να αυξήσει την επιβίωση διαφόρων φυτών. Διασφαλίζοντας ότι οι σπόροι είναι ευρέως διασκορπισμένοι, διαφορετικά τα καθιστικά φυτά και τα δέντρα μπορούν να διαδώσουν το είδος τους σε τεράστιες αποστάσεις για να κατοικήσουν μεγάλες περιοχές.
“Η εξέλιξη ήταν πιθανότατα η κινητήρια δύναμη για τις εξελιγμένες αεροδυναμικές ιδιότητες που εμφανίζονται από πολλές κατηγορίες σπόρων”, δήλωσε ο Rogers. «Αυτές οι βιολογικές δομές έχουν σχεδιαστεί για να πέφτουν αργά και με ελεγχόμενο τρόπο, ώστε να μπορούν να αλληλεπιδρούν με τα μοτίβα του ανέμου για το μεγαλύτερο δυνατό χρονικό διάστημα. Αυτό το χαρακτηριστικό μεγιστοποιεί την πλευρική κατανομή μέσω καθαρά παθητικών, αερομεταφερόμενων μηχανισμών. “
Για να σχεδιάσουν τους μικροπτέρυγους, η ομάδα του Northwestern μελέτησε την αεροδυναμική πολλών σπόρων φυτών, αντλώντας την πιο άμεση έμπνευσή της από το φυτό tristellateia, ένα ανθισμένο αμπέλι με σπόρους σε σχήμα αστεριού. Οι σπόροι Tristellateia έχουν φτερά με πτερύγια που πιάνουν τον άνεμο να πέφτει με μια αργή, περιστρεφόμενη περιστροφή.
«Νομίζουμε ότι νικήσαμε τη φύση», είπε ο Rogers. «Τουλάχιστον με τη στενή έννοια ότι καταφέραμε να χτίσουμε δομές που πέφτουν με πιο σταθερές τροχιές και με πιο αργές τελικές ταχύτητες από ισοδύναμους σπόρους που θα βλέπατε από φυτά ή δέντρα. Ήμασταν, επίσης, σε θέση να κατασκευάσουμε αυτές τις πτητικές κατασκευές ελικοπτέρων σε μεγέθη πολύ μικρότερα από αυτά που βρίσκονται στη φύση. Αυτό είναι σημαντικό επειδή η μικρογραφία συσκευών αντιπροσωπεύει την κυρίαρχη πορεία ανάπτυξης στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών, όπου αισθητήρες, ραδιόφωνα, μπαταρίες και άλλα εξαρτήματα μπορούν να κατασκευαστούν σε ολοένα μικρότερες διαστάσεις.
Add Comment