投稿|Nature封面：史上最小人造飞行器，仅一粒沙子大小，能搭载复杂集成电路( 二 )
然而，由于尺寸和安全性问题，此类飞行器应用依旧受限 。一旦缩小尺寸，此类飞行器由于动力供应不足，很难在现实环境中应用 。此外，这些飞行器需要高度专业化平台和手工技师组装，因此无法大规模应用于集体系统，例如环境监测等等研究，毕竟成本太高 。
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图 | 与瓢虫对比下的 3D 微型飞行器（来源：美国西北大学）
相比之下，植物的种子一般非常轻，且往往具有非常好的空气动力学结构，这是自然数十亿年进化而来的结果，利用被动机制帮助它们四处播散 。
例如，山杨的种子，5 万粒才 4g 重；天鹅绒兰的种子，50 万粒才 1g 重 。它们经风一吹，就能高高地飘起，并飞得很远 。
有趣的是，一些靠风传播的果实和种子还会长出一些特殊的“飞行器”，如百合和郁金香的种子是薄片状的，它们在风的吹拂下，可以像滑翔机似的在空中翱翔 。生长在我国南方的植物木蝴蝶，其种子的三面有“翅”，待种子成熟后，它们从裂开的果实中飞出来，仿佛一群蝴蝶在空中翩翩起舞 。蒲公英的种子又轻又小，顶端长有一圈白绒毛，成熟后经风一吹，它们就漫天飞舞，宛如一朵朵降落伞飘向远方 。
有了这些特技加持，植物种子飞行的距离超乎我们的想象 。例如，有研究表明，在合适的环境下，蒲公英的种子可以不耗油、不耗电，在数百公里外扎根生长 。
目前，人们发现，利用风播散的植物种子往往具有特定的几何形状，通过在自由落体过程中增加其终端速度和空气阻力来提高其动态稳定性和飞行距离 。
因此，长期以来，人们一直试图利用植物种子的几何结构，设计出像蒲公英种子一样强大、有效又安全的全新飞行器 。
破自然，搭建最小人造飞行器为了设计微型飞行器，Rogers 教授带领的研究团队对多种植物种子的空气动力学特征进行了系统研究 。最终，研究人员从三星果属植物中获得了最直接的灵感 。
这是一种带有星形种子的藤本植物，三星果属植物种子上有类似翅膀的叶片，具有良好的空气动力学，可以随着风缓慢旋转漂浮 。
Rogers 教授和他的团队设计并制造了许多不同类型的微型飞行器，其中一种就是以三星果属植物种子为模版，在微型飞行器上加入 3 个翅膀、形状、角度等均与三星果属种子相似 。
为了确定最理想的空气动力学结构，西北大学麦考密克机械工程学院教授，本研究另一位重要贡献者 Yonggang Huang，对微型飞行器空气流动进行了全尺寸计算建模，以模拟三星果属植物种子缓慢、受控的旋转 。
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图 | 模仿三星果属植物种子的微型飞行器（来源：美国西北大学）
最终，Rogers 教授设计出的微型飞行器由两部分组成，毫米尺寸的电子功能部件以及机翼 。当微型飞行器在空中落下时，它的机翼与空气相互作用以产生缓慢、稳定的旋转运动 。电子设备的重量分布在微型飞行器中心的较低位置，以防止其失去控制并混乱地翻滚到地面 。
在实验中，研究人员概述了一种技术框架，用以生产微型（小于 1 毫米）、毫米级和宏观（大于 1 毫米）的 3D 微电子飞片，在这个框架中，设备的 3D 形状是使用平面制造工艺创建的——类似于半导体行业使用的制造方法 。一层形状记忆聚合物（当施加特定刺激时可恢复其原始形状的材料）在特定位置粘结到预应变弹性体上，当应变释放时，这些位置的相关屈曲会导致材料折叠，形状记忆效应将飞片固定为 3D 形状 。
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