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科学家打造微型蒲公英传感器原型 可轻松构建大规模环境监测网络

发布时间:2022-03-18 点击数:66
华盛顿大学研究团队打造的新型“蒲公英”传感器,采用了外形迷你的太阳能电池板

在今日发表于《自然》杂志上的一篇文章中,华盛顿大学的一支研究团队,介绍了一种可被风吹动的微型“蒲公英”传感器。基于此,我们可以想象这样一个未来 —— 随着电子设备的持续小型化,我们可将数百个温湿度等传感器放置在森林或农场的周围,以轻松构建一个大规模的环境监测网络。

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(来自:University of Washington / Mark Stone)

据悉,华盛顿大学研究团队打造的新型“蒲公英”传感器,采用了外形迷你的太阳能电池板(如上图黑色矩形所示)。

这种轻巧紧凑的传感器,能够通过数百架无人机进行投放 —— 就像随风飘散的蒲公英的种子那样,有效构建出一套庞大的监测网络平台。

值得一提的是,为了找到最佳的“蒲公英”设计,科学家们尝试了 75 种不同的模型设计,并最终挑出了其中一种(仍有持续改进的空间)。

现阶段,研究人员需要耗费大量的时间与精力,才能制作出一个如此精致的传感器。但相信随着工业化生产的铺开,这套方案仍具有相当激动人心的应用前景。

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传感器本体极其轻巧

研究作者 Vikram Iyer 表示:“蒲公英种子有着独特的中心点结构,一圈小毛刷能够减缓其下落的速度。我们对其展开了二维投影,并最终确定了新型传感器的基础设计”。

可知随着重量的增加,刷毛会开始向内弯曲。为此,研究人员添加了一个环形结构,以使其更加稳固和增加撞风面积,从而减缓传感器的落地速度。

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研究团队尝试了 75 种不同的外形设计

不过更重要的一点,就是研究团队选择了用轻巧迷你的太阳能电池板、来取代笨重的电池组件。为了在太阳下山后继续工作,传感器还配备了一个临时储电的电容器。

尽管当前的原型重量还是达到了蒲公英种子(1 毫克)的 30 倍左右,它还是能够在无人机投送后,于微风中飘扬一个足球场长度的距离。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然》(Nature)杂志上。原标题为《Wind dispersal of battery-free wireless devices》。