Homokszemnyi repülő szenzorok

Az illinois-i Northwestern Egyetem mérnök kutatói homokszem méretű repülő mikrocsipeket készítettek, amely nem motor segítségével repül, hanem speciális alakjának köszönhetően. A szerkezetet úgy tervezték meg, hogy az a juharfák szárnyas magvaihoz hasonlóan repülés közben pörögjön, s így a szabadesésnél jóval tovább a levegőben marad. A növényi magvak e repülési képességükkel azt érik el, hogy az anyanövénytől minél távolabbra hulljanak le, s így hatékonyabban tudjanak terjeszkedni, a mérnökök által készített repülő szerkezetek pedig belekapaszkodnak a szélbe, így tovább a levegőben maradnak, lehetőséget adva a mérések elvégzésére. A tervezés folyamatában a jól ismert juhar és más szárnyas növényi magvak aerodinamikai tulajdonságait tanulmányozták a mérnökök, ezek segítségével készült el a repülő szerkezetek alakja, ezzel elősegítették azt, hogy ha nagy magasságból kidobják őket, megfelelően lassan és kiszámítható módon hullanak lefelé.

Az eszközök a repülési idejük alatt méréseket végezhetnek például légszennyező anyagokról, vagy levegőben terjedő betegségek kórokozóiról. Emellett a repülő szerkezetekre fel lehet applikálni ultra-miniatürizált technikát, adatgyűjtéshez memóriaegységet, áramforrást, vagy épp rádióadót antennával. Ezeket a kutatók valós körülmények közt demonstrálták is.

„A biológiai világ inspirálta ötletek segítségével értük el a célunkat. A természet évmilliárdok evolúciója útján igen kifinomult aerodinamikájú magvakat alkotott. Mi csak kölcsönkértük, az igényeinkhez idomítottuk, és az elektronikus áramkörök platformjaira alkalmaztuk” – magyarázta John A. Rogers, aki a szerkezet fejlesztését vezette. A tervekhez a Tristellateia nevű növény magvai szolgálták végül az alap példát, amelyek több, sziromszerűen elhelyezkedő szárnyat viselnek. A megtervezett számítógépes modellek a valódi mag szárnyainak alakját és dőlésszögét utánozták, ám e modellen bármikor lehetett kisebb-nagyobb változtatásokat csinálni. A számítógépes modellkísérletek előnye, hogy folyamatosan ellenőrizni tudták egy virtuális szélcsatornával, hogy miként áramlik a levegő az adott modell körül, s így kiszámítható volt, miként képes az a levegőben maradni, hogy végül a lehető legkisebb sebességgel érjen földet. Valódi, kézzel fogható modellekkel ezt nem lehetett volna ilyen kifinomult módon megoldani.

A számos szerkezet közt végül az bizonyult a leghatékonyabbnak, amelynek három szárnya volt, így ebből már készült valódi modell is, amelyet teszteltek. A tesztek során kémhatást érzékelő és a napfény különböző hullámhosszúságait mérő szenzorral látták el a szerkezetet. A tervezők elképzelése szerint akár repülőgépről, akár magas épületekről le lehet majd dobni ezeket a szerkezeteket a kívánt helyszíneken, ahol nagy területen képesek igen nagy felbontással adatokat gyűjteni. Mérni lehet akár egy vegyi anyag szivárgást, vagy a légszennyezést különböző légköri magasságokban, s az adatokat továbbítani.

Azonnal felmerül persze, hogy „és mi lesz a rengeteg, így keletkező elektronikai hulladékkal?”, Rogers és csapata erre is készül. Olyan, vízben oldódó anyagokból készítenek elektronikai eszközöket, amelyek a használatot követően ártalmas maradványok nélkül lebomlanak. Terveztek például már a szervezetben bizonyos idő elteltével teljesen feloldódó pészmékert is, amely e technológiával készült, és olyan betegek esetében használhatják, akinek például egy műtétet követően csak kis ideig van szükségük e műszeres segítségre.