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( 三 )
具体而言，飞片的制造方案利用受控机械屈曲原理，采用最先进的平面加工和光刻技术形成的平面前体结构转换为所需的 3D 布局 。释放预拉伸弹性体基底中的应变会通过一系列结合位点对这些前体产生压缩力，通过平面内和平面外位移和旋转运动的连续序列引起几何变换 。
这些装置的总体形状（通过控制接合点的位置）、长宽比（高宽比，可调整预应变的大小）以及空气动力学表面的数量和形状有所不同 。重要的是，由于该框架使用平面制造和光刻（表面图案化）技术，因此可以在单个组装过程中制作数百个采用不同参数设计的飞片，这对于将构成物联网一部分的微设备实际应用至关重要 。
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图 | 带有线圈天线和用于检测紫外线的传感器的微型飞行器（来源：美国西北大学）
就像种子一样，这些 3D 平台可以传输具有被动或主动功能的有效载荷，切实可行的制造方案为功能集成提供了多种可能性，几乎涵盖了所有形式的平面微系统、半导体技术和无线组件 。这些微型飞行器可以像播撒种子一样，从高海拔位置以分散配置释放到大气中，用于各种应用，包括在局部位置进行大气监测，作为对传统重力和光学粒子计数方法的补充 。
在演示的示例中，Rogers 教授的团队证实，传感器、可以收集环境能量的电源、内存、数据传输天线等电子器件均能集成在微型飞行器上 。
随后，在实验室中，Rogers 教授的团队为一个微型飞行器配备了上述所有元素，以检测空气中的颗粒物 。另一个例子中，他们结合了可用于监测水质的 pH 传感器和用于测量不同波长阳光照射的光电探测器 。
尽管本研究未明确研究风的影响，但风的影响代表了重要的实际考虑因素，随着飞片尺寸和质量的减小，其重要性会增加 。结合这些不同设计策略的布局可以提供更高级别的性能，超出在自然界中观察到的性能 。
还有很多值得探索的升级方向未来，人们或许可以从飞机或建筑物上抛下大量的微型飞行设备并广泛分散，以监测化学品泄露后的环境修复工作或跟踪不同高度的空气污染水平 。
来自美国康奈尔大学电气和计算机工程系的专家 E.Farrell Helbling 评论称：“本研究提供了对这些工程系统的基本理解，并提出了一些有待于未来研究解决的问题，为整合复杂的集成电路以提高飞行能力铺平了道路 。”
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Helbling 补充说，研究结果集中在直升机式和旋转式散布方法上，需要做进一步工作，以理解飞行器在风中会有怎样的行为，以及其他设计（降落伞形和滑翔机形飞行器）表现如何，她认为目前的工作已为增进飞行器能力铺平了道路 。
研究人员认为，对于分布式传感器和电子元件的许多应用，还必须仔细考虑有效的回收和处置方法 。
考虑到这些微型飞行器广泛应用会产生大量的电子垃圾，Rogers 教授的实验室还开发出了可降解电子设备，在不需要后可以无害溶解在水中，与生物可吸收起搏器的工作原理相似 。
对此 Rogers 教授表示，“我们使用可降解的聚合物、导体以及可溶解的集成电路芯片制造这种可降解电子设备，当它们暴露在水中时，它们最终会被降解为对环境无害的物质 。毕竟，要想大规模回收这种微型飞行设备十分困难 。”
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