Nature：从蒲公英中患上到灵感——像风同样逍遥的无电池无线器件 – 质料牛

发布时间：2025-04-28 10:17:54 来源： 作者：流言风波

一、从蒲【导读】

随着天气惊险继绝减轻，公英正在广漠广漠豪爽的中患质料地域内跟踪温度、干度战其余情景旗帜旗号的灵感修正是需供的。但要念实用天做到那一壁，像风逍遥需供将数百个传感器分说到部份情景中，同样既耗时又崇下。无电池受蒲公英操做风播洒种子的无线开辟，好国华衰顿小大教的器件一个钻研小组斥天了一种照料传感器的微型拆配，该拆配可能随风飞翔，从蒲当它背地面降降时可能被风吹走，公英以辅助跟踪天气修正战齐球变热的中患质料闭头目的。谁人人系的灵感份量小大约是1 mg蒲公英种子的30倍，但依然可能正在大风中传抵达100米远的像风逍遥天圆，小大约至关于一个足球场的同样少度。 

图源:华衰顿小大教

二、【功能掠影】

远日，好国华衰顿小大教的Vikram Iyer（第一做者兼通讯做者）战Shyamnath Gollakota（通讯做者）团队正在Nature上宣告文章，题为“Wind dispersal of battery-free wireless devices”。 Iyer战他的共事斥天了一种可能约莫正在风仄辨此外无电池微型无线传感器配置装备部署。经由历程操做激光减工从散酰亚胺薄膜中制制的器件。每一个器件重约30 mg，直径28 妹妹，并带有一排小孔，空气可能经由历程那些小孔，使其像蒲公英种子同样流离正在地面。那些拆配带有微型传感器——素量上是一个由微型太阳能电池板供电的微型合计机——可能将旗帜旗号收回给钻研职员。Iyer战他的共事斥天了不开典型的传感器，用于丈量温度、干度、压力战光线。为了模拟蒲公英种子的挨算，钻研职员对于蒲公英种子妨碍了两维投影，钻研小组总共测试了75种不开的设念。事实下场的设念可能正在空气中以每一秒0.87 m的速率挪移，当无人机释放时，可能正在大风中飞翔100 m。真践测试批注，传感器可能将数据传输到60 m远的天圆。

值患上看重的是，太阳能是一种间歇性能源。假如出有电池，系统便出法存储电量，那象征着太阳下山后，传感器便会停止工做。闭头的挑战正在于，当第两天早上太阳降起时，系统需供确定的供能才气启动。为体味决那个问题下场，钻研团队正在传感器的电子元件中设念了一个微型电容器战微型电路。电容器用于储能，电路用于丈量贮存了多少能量。

本文的通讯做者Shyamnath Gollakota讲讲：“咱们提醉了您可操做现成的组件去竖坐重大的工具。咱们的本型批注，您可能用一架无人机正在一次投放中释放数千个何等的配置装备部署。它们皆将以细小不开的格式被风照料，根基上您可能竖坐一个1000个配置装备部署的汇散。那对于布置传感器规模去讲是惊人的，具备革命性的意思，由于古晨足动布置那末多传感器可能需供多少个月的时候。”

三、【数据概览】

图1风力分说无电池的无线配置装备部署 ©2022 Springer Nature 

图2  风散机制 ©2022 Springer Nature  

图3  无电池无线传感器 ©2022 Springer Nature Limited

图4 户中评测 ©2022 Springer Nature Limited

四、【功能开辟】

该项钻研工做，提醉了一种功能残缺、风力辨此外无线传感系统，可能约莫最小大限度天削减系统份量，正在低或者可变光照条件下运行合计战传感配置装备部署阵列，并真现反背散射通讯，可能正在60米距离内以较小尺寸战中形妨碍操做。户中情景评估下场批注，那些配置装备部署可能正在热战大风中挪移50-100米。正在做作系统中，总体器件形态好异导致一些器件降患上更远，而此外一些器件则转达患上更远。与之远似，该项钻研也提醉了若何调节挨算的孔隙率战直径，以真现器件间的分说修正。为此，有看助力于户中情景战真践天下传感操做。

文献链接：Wind dispersal of battery-free wireless devices. Nature. 2022. DOI: 10.1038/s41586-021-04363-9.

本文由纳米小黑供稿。

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