中美韩团队创有史以来最小电子飞行器：种子启发，以风为动力风传种子具有适应风力传播的

风传种子具有适应风力传播的特殊结构。受其启发，来自中国、美国和韩国的联合研究团队设计了有史以来最小的电子飞行器——不用马达、以风为动力的被动微飞行器。它小到1毫米以下，差不多是铅笔尖的大小。
这种飞行器能实现长时间（其下落速度约为雪花平均下落速度的1/8）、远距离飞行。在飞行器中集成微电子器件，可用于监测空气污染物、城市传染病病原体分布等。

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Nature封面该研究近日以封面论文的形式发表在著名学术期刊《Nature》上，标题为《Three-dimensional electronic microfliers inspired by wind-dispersed seeds》（风传种子启发的三维微电子飞行器）。
论文共有37位作者。清华大学航天航空学院张一慧教授、美国西北大学黄永刚院士、美国西北大学John A. Rogers院士和美国伊利诺伊大学香槟分校Leonardo Chamorro副教授为论文的共同通讯作者。韩国崇实大学助理教授Bong Hoon Kim、剑桥大学博士后厉侃、美国西北大学博士后Jin-Tae Kim和Yoon seok Park为论文的共同第一作者。
到目前为止，对飞行器的研究大多集中在主动式飞行器上，因为这类飞行器具有在环境中自主运动的优势。
那么，为什么要研究被动式飞行器？
“传统微飞行器通常使用扑翼、旋翼或喷气的主动驱动方式来提供飞行的动力，但此类主动驱动方式需要较大的能量供给，难以实现长时间滞空与远距离巡航。此外，主动驱动的组件结构往往较为复杂，小型化难度极大，且工作时会产生难以消除的噪音，这些特性使得主动驱动微飞行器难以实现小型化、隐蔽化。”张一慧向澎湃新闻（www.thepaper.cn）采访人员解释道。
“我们的目标是在小型电子系统中添加有翼飞行，因为这些功能将使我们能够分发功能强大的小型电子设备来感知环境，以进行污染监测、人口监测或疾病跟踪。” John A. Rogers表示。
设计被动微飞行器的过程中，为什么会想到借鉴风传种子？
“风传种子历经千、万年的自然选择演化，其特殊的几何结构与精妙的力学设计可以使其在自身无主动驱动力的情况下被动地随风自由飞行几公里甚至更远的距离。风传植物种子的结构多种多样，例如蒲公英种子，它可以像降落伞一样在空气中缓慢降落；或者星果藤种子，可以像竹蜻蜓一样实现旋转下落的飞行模式；又或是大叶枫、梣叶槭、花楹、龙脑香种子等。” 张一慧表示。
植物通过各种各样的被动策略来传播种子，每一种策略都是不断自然选择的结果。根据种子的传播载体可将传播方式分为：重力、机械推进、风、水和动物传播。其中，风力传播的适用范围最广。
风传种子通常有四种形状：降落伞形，如蒲公英；滑翔机形，如翅葫芦；直升机形，如梣叶槭和大叶枫；扑翼或飞旋形，如毛泡桐或臭椿。
这些结构为被动飞行器的结构设计提供灵感。研究人员注意到，被动扩散具有高空间范围和低能耗特征，通过类似方式来分布微型电子传感器、无线通信节点、能量收集组件和各种物联网可能带来有趣的机会。“一种典型的风传种子——星果藤种子为我们提供了实现稳定滞空下落的启发。这种植物种子，在空中旋转飘落，利用其自身三维结构，保持结构下落姿态的稳定性，实现结构的长时间滞空。”张一慧介绍道。

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