مثل بذور الهليكوبتر التي تتساقط ببطء نحو الأرض ، فإن هذه “الميكروفليرات” التي تم إنشاؤها حديثًا تلتقط الريح لتحقيق طيران متحكم فيه بدون محركات.
جديد ابحاث تؤكد مجلة in Nature القول المأثور القديم المتمثل في عدم إضاعة الوقت بمحاولة إعادة اختراع العجلة. اقترض المهندسون من جامعة نورث وسترن في إيفانستون بولاية إلينوي كثيرًا من الطبيعة لتطوير رقائق دقيقة قادرة على الطيران السلبي. الأجهزة الصغيرة ، التي يطلق عليها اسم “الميكروفيلر” ، تتحرك في الهواء أثناء السقوط وتستفيد من قوى الدوران لتهبط بطريقة بطيئة ومنضبطة.
هذه العملية تشبه سقوط بذور الهليكوبتر من شجرة القيقب ، وهذه ليست مصادفة. درس الفريق بقيادة المهندس جون روجرز العديد من النباتات والأشجار لفهم كيف عثرت الطبيعة ، بعد ملايين السنين من التطور ، على بعض الحلول الممتازة إلى حد ما لتوزيع البذور. تميل البذور المنفوخة بالرياح إلى استخدام واحدة من أربع استراتيجيات مختلفة: طائرات الهليكوبتر والرفرفة (أو المغازل) والطائرات الشراعية والمظلات.
أوضح روجرز في بيان صحفي أن “التطور كان على الأرجح القوة الدافعة للخصائص الديناميكية الهوائية المعقدة التي أظهرتها العديد من فئات البذور”. “تم تصميم هذه الهياكل البيولوجية بحيث تسقط ببطء وبطريقة مضبوطة ، بحيث يمكنها التفاعل مع أنماط الرياح لأطول فترة زمنية ممكنة. تعمل هذه الميزة على زيادة التوزيع الجانبي إلى أقصى حد عبر آليات محمولة جواً سلبية بحتة “.
قد تحصل G / O Media على عمولة[[“CommerceInsetMobile”,”Click”,”https://gizmodo.com/amazing-airborne-microchips-are-the-tiniest-human-built-1847722228″]و[“ns:unique”,”CommerceInsetMobile”,”Click”,”https://gizmodo.com/amazing-airborne-microchips-are-the-tiniest-human-built-1847722228″]و[“Embedded Url”,”CommerceInsetMobile”,”https://www.amazon.com/dp/B08PZHYWJS?asc_campaign=InlineMobile&asc_refurl=https://gizmodo.com/amazing-airborne-microchips-are-the-tiniest-human-built-1847722228&asc_source=&imprToken=debe3a81-1965-7177-63a&linkCode=ogi&ots=1&psc=1&slotNum=1&smid=ATVPDKIKX0DER&tag=gizmodoamzn-20&th=1″,{“metric25”:1}]]’href = “https://www.amazon.com/dp/B08PZHYWJS؟asc_campaign=InlineMobile&asc_refurl=https://gizmodo.com/amazing-airborne-microchips-are-the-tiniest-human-built-1847722228&asc_source=&imprToken = debe3a81-1965-7177-63a & linkCode = ogi & ots = 1 & psc = 1 & slotNum = 1 & smid = ATVPDKIKX0DER & tag = gizmodoamzn-20 & th = 1 “data-linktype =”[t|mod-all” target=”_blank” rel=”nofollow”>
$100 offApple AirPods Max
Dazzling sound and active noise canceling, comfort, and integration with Apple devices.
كان الغرض من المشروع هو إيجاد طرق فعالة لتوزيع الأجهزة الإلكترونية المصغرة الوظيفية والقيام بذلك بشكل جماعي. يمكن أن يؤدي إسقاط الآلاف من الميكروفيلم من الطائرات أو المباني الشاهقة إلى تمكين طرق فريدة لمراقبة البيئة ، مثل التلوث والانسكابات السامة وانتشار الأمراض. يمكن أن تشكل القيم الدقيقة المعدلة شبكات قوية مترابطة تتكون من مئات أو آلاف العقد ، أو تتواصل لاسلكيًا مع الأجهزة الخارجية ، وتعمل كمستشعرات في إنترنت الأشياء. التطبيقات المحتملة عمليا لا حدود لها.
بعد إجراء الاختبارات ، وجد الباحثون أن بذور الهليكوبتر والدوران تعمل بشكل أفضل ، خاصة البذور من نبات tristellateia. البذور المجنحة ذات النصل من هذه الكرمة المزهرة تركب الريح وتنزل ببطء وهي تدور حولها. قام الفريق ببناء مجموعة من الميكروفيلرات المختلفة التي تشبه ثلاثية الخلايا ، بما في ذلك واحد بثلاثة أجنحة بدلاً من الخمسة المعتادة. كما تراوحت أحجام الميكروفيلر ، بما في ذلك الإصدارات الصغيرة مثل الحصى وحتى الحبيبات المفردة من الرمل (كانت أصغر الإصدارات يبلغ عرضها 500 ميكرومتر).
أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية كيف يمكن أن يتدفق الهواء حول الأجهزة المختلفة ، وأظهرت أنفاق الرياح الطريقة التي تأثرت بها الديناميكا الهوائية بتعديلات التصميم ، مثل التغييرات في القطر والهيكل ونوع الجناح. أظهرت الاختبارات أن حركة الدوران هي المفتاح ، لأنها تعمل على تثبيت وإبطاء هبوط الكائن ، مما يسمح له بالانتشار بعيدًا عن موقع سقوطه. يعد الهبوط البطيء مفيدًا أيضًا لأنه يسمح للجهاز بإطالة مهام المراقبة أثناء الطيران. بشكل مثير للإعجاب ، يقول الفريق إنه توصل إلى تصميمات تنافس وربما تحسن أفضل ما تقدمه الطبيعة.
قال روجرز: “نعتقد أننا تغلبنا على الطبيعة”. “على الأقل بالمعنى الضيق أننا تمكنا من بناء هياكل تسقط بمسارات أكثر استقرارًا وبسرعات طرفية أبطأ من البذور المكافئة التي قد تراها من النباتات أو الأشجار.”
علاوة على ذلك ، كانت بعض قيمها الدقيقة أصغر بكثير من تلك الموجودة في الطبيعة.
وأضاف روجرز: “هذا مهم لأن تصغير الجهاز يمثل مسار التطور المهيمن في صناعة الإلكترونيات ، حيث يمكن بناء أجهزة الاستشعار وأجهزة الراديو والبطاريات والمكونات الأخرى بأبعاد أصغر من أي وقت مضى”.
هناك عنصر أساسي آخر لنسب متحكم به وهو القليل من الوزن. بدون بعض الحجم ، سيتم تفجير النشرة خارج نطاق السيطرة ، وبدون مركز ثقل منخفض ، لن تكون قادرة على الدوران. الخبر السار هو أن هذه الأجهزة لها وزن على شكل مكونات مدمجة ، مثل الرقائق الدقيقة ، والخلايا الشمسية (أو البطاريات) ، والهوائيات. بشكل جماعي ، ستزود هذه الوظائف الإضافية الميكروفيلير بالعقل والقوة والاتصالات اللاسلكية.
كتب E. Farrell Helbling ، مهندس الكهرباء والحاسوب من جامعة إيثاكا ، والذي لم يشارك في الدراسة ، في مقال: “يوفر هذا البحث فهمًا تأسيسيًا لهذه الأنظمة المهندسة ويطرح بعض الأسئلة التي يجب تناولها في الدراسات المستقبلية” مقالة الأخبار والآراء المصاحبة. على وجه التحديد ، قال ، يجب أن ينظر العمل المستقبلي في “كيفية تأثير الرياح على الديناميكا الهوائية للمنشورات” ، حيث لا يزال الباحثون ، أثناء النظر في العوامل البيئية المختلفة ، بحاجة إلى التحقيق في الرياح بمزيد من التفصيل. ما هو أكثر من ذلك ، “تركز نتائج المؤلفين على طرق التشتيت على غرار طائرات الهليكوبتر والغزل ، مما يترك تصميم المنشورات من نوع المظلة والطائرة الشراعية للدراسات المستقبلية ويثير تساؤلات حول المفاضلات المحتملة بين النطاق المكاني والحمولة الصافية وما إلى ذلك. كتب هيلبلينج.
في الاختبارات ، أظهر الفريق 2 بوصة (5 سم) ميكروفايير قادرًا على مراقبة الجسيمات في الهواء أثناء هبوطها ببطء. يتصور الفريق إصدارات مستقبلية قادرة على مراقبة جودة المياه باستخدام مستشعرات الأس الهيدروجيني والتعرض لأشعة الشمس باستخدام أجهزة الكشف الضوئي. تشمل التطبيقات العملية تتبع الانسكابات الكيميائية أو الزيتية ، وتلوث الهواء على ارتفاعات مختلفة ، وربما الأكثر خطورة ، تحركات الإنسان.
في الواقع ، سوف تحتاج التداعيات الأخلاقية والقانونية لهذه التكنولوجيا إلى الفرز لتجنب إساءة الاستخدام المحتملة ، مثل التعقب الخفي للأشخاص. يدرك الفريق أيضًا حقيقة أن القيم الدقيقة قد تصبح في النهاية شكلاً من أشكال القمامة أو الملوثات نفسها. لتحقيق هذه الغاية ، يعملون على نسخ تذوب في الماء أو تتحلل بشكل طبيعي بمرور الوقت. إنهم يتطلعون أيضًا إلى جعل القيم الدقيقة قادرة على الطيران النشط ، والذي سيكون أكثر صعوبة إلى حد كبير.
