Крилат микрочип е най-малката летяща конструкция, създавана някога от човека
Приблизително с размер на пясъчно зърно, новият летящ микрочип няма двигател. Вместо това той улавя полета на вятъра и се върти като хеликоптер във въздуха към земята. Чрез изучаване на кленовите дървета и други видове семена, разпръснати от вятъра, инженерите оптимизираха аеродинамиката на микрополета. Така гарантират, че когато устройството попадне на голяма надморска височина, то контролирано ще лети с бавна скорост. Това поведение стабилизира полета му, осигурява разпръскване в широка област и увеличава времето, в което взаимодейства с въздуха. Всичко това го прави идеален за наблюдение на замърсяването и болестите, които се разпространяват.
Като най-малките летящи конструкции, създавани от човека, тези чипове могат да бъдат снабдени с ултра миниатюрна технология, включително сензори, източници на захранване, антени за безжична комуникация и вградена памет за съхранение на данни.
Предимства на технологията
Добавянето на възможност за полет към малки електронни системи ще ни позволи да разпространяваме високо функционални, миниатюрни електронни устройства, за да изследваме околната среда за замърсяване. Идеята е вдъхновена от биологичния свят. В продължение на милиарди години природата е проектирала семена с много сложна аеродинамика. Учените просто са заимствали тази концепция.
Повечето хора са гледали въртящ се кленов лист. Той се движи леко във въздуха и каца безопасно на тротоара. Това е само един пример, как природата е развила сложни методи за увеличаване възможностите за оцеляването на различни растения. Еволюцията е била движещата сила за сложните аеродинамични свойства, проявени от много семена. Биологичните структури са проектирани да падат бавно и по контролиран начин, така че да могат да взаимодействат с вятъра за възможно най-дълъг период от време. Тази функция увеличава максимално страничното разпределение чрез пасивни въздушни механизми.
По подобие на природата
За да проектират микрочиповете, учените изучават аеродинамиката на редица семена, черпейки най-прякото си вдъхновение от цъфтяща лоза. Семената на Tristellateia имат остри, звездовидни крила, които улавят вятъра и падат с бавно, въртящо се движение.
Изследователите са проектирали и изградили много различни видове микрочипове, включително един с три крила. За да определят идеалната структура е било необходимо пълномащабно изчислително моделиране за това, как въздухът се движи около устройството. Така се имитира бавното, контролирано въртене на семената.
Въз основа на това моделиране изобретателите изграждат и тестват структури в лаборатория, използвайки усъвършенствани методи за изобразяване и количествено определяне на моделите на потока. Получените структури могат да се оформят в голямо разнообразие от размери и форми. Някои от тях имат впечатляващи свойства, за което можем да благодарим на природата.
Важен ли е размерът?
Феноменално е, че недоизградените структури са много по-малки от тези, които се срещат действително. Миниатюризацията на устройството е доминиращата траектория на развитие в електронната индустрия, където сензори, радиостанции, батерии и други компоненти могат да бъдат конструирани във все по-малки размери.
Екипът изработва предшественици на летящи структури в плоски, равнинни геометрии. След това ги свързва към леко опъната гумена основа. Когато разтегнатият субстрат се отпусне, възниква контролиран процес на извиване, който кара крилата да „изскочат“ в точно определени триизмерни форми.
Стратегията за изграждане на 3D структури от 2D прекурсори е важна, тъй като всички съществуващи полупроводникови устройства са вградени в равнинни оформления. Така се използват най-модерните материали и производствени методи, от индустрията за потребителска електроника.
