在今日發表于《自然》雜志上的一篇文章中,華盛頓大學的一支研究團隊,介紹了一種可被風吹動的微型“蒲公英”傳感器。基于此,我(wo)們可以(yi)想(xiang)象這樣一個未來 —— 隨著電(dian)子(zi)設備的(de)持續(xu)小型化,我(wo)們可將數百(bai)個溫濕度等傳感器放置在(zai)森林(lin)或農場的(de)周圍,以(yi)輕松(song)構建一個大規模(mo)的(de)環(huan)境監(jian)測網絡。
(來自:University of Washington/ Mark Stone)
據(ju)悉,華盛(sheng)頓大學研究(jiu)團隊打造(zao)的新型“蒲(pu)公英(ying)”傳感器,采用了外形迷你的太陽(yang)能電池板(如上圖黑(hei)色矩形所示)。
這種輕(qing)巧緊湊的(de)傳感器(qi),能夠通過數百架無(wu)人機(ji)進行投放 —— 就像隨風飄散的(de)蒲公英的(de)種子那樣,有效構建出一套龐(pang)大的(de)監測網(wang)絡平(ping)臺。
Wind Dispersal of Battery-free Wireless Devices(via)
值得一提(ti)的(de)是(shi),為了(le)找到最佳的(de)“蒲公英”設(she)計,科(ke)學家們嘗試了(le) 75 種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)模型(xing)設(she)計,并最終(zhong)挑出了(le)其中一種(zhong)(仍有持續改進(jin)的(de)空間(jian))。
現階段,研究(jiu)人員需要(yao)耗(hao)費大量的時間(jian)與精力,才能制(zhi)作出(chu)一個如此精致(zhi)的傳感器。但(dan)相信(xin)隨著工業(ye)化(hua)生產的鋪開,這套方(fang)案仍(reng)具有相當激動人心(xin)的應用前景。
傳感器本體極其輕巧
研究作者 Vikram Iyer 表示(shi):“蒲公英種子有著(zhu)獨特(te)的(de)(de)中心點結構(gou),一圈小毛刷能夠減緩(huan)其下落的(de)(de)速度。我們對(dui)其展開了二維投影(ying),并最終確定(ding)了新型傳感器的(de)(de)基礎設計(ji)”。
可知隨著重量的增(zeng)加(jia)(jia),刷毛會開始(shi)向(xiang)內彎曲。為(wei)此(ci),研究人員添加(jia)(jia)了一(yi)個環形結構,以使其更加(jia)(jia)穩固和增(zeng)加(jia)(jia)撞風面積,從而減緩傳感器的落地速度。
研究團隊嘗試了 75 種不(bu)同的外(wai)形設(she)計
不(bu)過更重(zhong)要的(de)一(yi)點,就是研究團隊(dui)選擇了用輕巧迷你的(de)太陽能(neng)電池板、來取代笨重(zhong)的(de)電池組件。為了在(zai)太陽下山(shan)后繼續工作,傳感器還(huan)配備了一(yi)個臨(lin)時儲電的(de)電容器。
盡管當(dang)前的原型重量還是(shi)達到了(le)蒲公英(ying)種子(1 毫(hao)克(ke))的 30 倍左右,它還是(shi)能夠在無(wu)人機投送后,于(yu)微風中(zhong)飄揚(yang)一個足球場長度的距(ju)離。