搭載多項科技 可偵測環境、追蹤疾病 微晶片長翅膀 御風飛行

編譯/韋士塔 |2021.10.09
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類似直升機螺旋槳的設計,可延長微晶片的飛行時間。圖/網路

編譯/韋士塔

微晶片體積輕巧,卻具備強大的運算能力,已經是許多科技裝置不可或缺的「大腦」;如今,科學家和工程師受到自然界的啟發,研發出一系列帶有翅膀的微晶片,是迄今為止最迷你的人造飛行物。

發表於《自然》(Nature)期刊的報告指出,美國伊利諾州西北大學的研究團隊,已運用超小型化(ultraminiatruization)技術,打造出微型飛行器(microflier)。研究人員指出,他們的靈感來自楓樹等樹木,這些樹木的種子只要有微風吹拂,就能飄散至各處。

這種微型飛行器體積相當小,甚至和一顆沙子差不多,可以隨著自然風飄動,也能像直升機一般轉動螺旋槳飛行。此外,微型飛行器也能搭載多項科技,包括感測器、電源、無線通訊天線,以及儲存資料的嵌入式記憶體。

主持這項研究計畫的西北大學教授羅傑斯(John A. Rogers)表示:「我們的目標是為小型電子系統裝上翅膀,讓它們具備飛行能力;這個功能將使微晶片的應用範圍大幅提升,可用來偵測環境,以監控各種汙染、推測人口或動物的數量,甚至追蹤疾病。」

研究團隊正持續開發各種不同類型的微型飛行器,目標是盡可能提升它們在空中的續航力,以便收集更多數據。類似螺旋槳的機翼能與空氣相互作用,產生緩慢而穩定的旋轉運動,不僅有助延長飛行時間,也能減緩微型飛行器從空中降落至地面時的速度,以降低撞擊力道,避免裝置損毀。

羅傑斯表示:「我們以自然為師,更戰勝了大自然。至少從狹義上來說,和重量相同的植物或種子相比,我們已設計出能夠以更穩定的軌跡、更緩慢降落的飛行物;我們所設計的直升機式飛行結構,也比自然界可見的任何類似結構更為輕巧。」

羅傑斯認為,這種微型飛行器或許可以從高空撒出並隨風散布,用於監控原油外洩等環境修復的工作,或者追蹤不同高度的空氣汙染程度。

另一方面,研究團隊也沒忘記這些隨風飛行的裝置雖然有助監控汙染,卻也可能成為新的汙染來源。羅傑斯指出:「研究團隊正審慎研究如何有效率地回收和處理這些微型飛行器。目前我們的一項解決方案是,利用可分解的材料製造這些裝置,讓它們能夠透過化學反應或物理分解,形成對自然環境無害的最終產物,並且被環境吸收。」

羅傑斯指出,研究團隊採用「瞬態」(transient)材料製造出瞬態電子零件系統;這種材料在業界被稱為「可消失的材料」,能夠溶解於水中。羅傑斯表示,微型飛行器的體積極小,這固然是優點,但研究團隊也發現,回收這種迷你裝置並不容易;不過,以這種創新材料製造的微型飛行器,在一段時間後便會自行分解,且接觸到水分後就會溶於其中,不會對自然環境造成傷害。



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