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把芯片做成有史以来最小的飞行结晶（有翼微芯片）

把芯片做成有史以来最小的飞行结晶（有翼微芯片）

2025-02-21 22:02:22阅读量：12 字体：大中小

有翼微芯片可以检测环境和空气质量
总有一天，一场像沙子一样大的芯片雨会从天上缓缓落下。它们就像植物的种子在空气中慢慢旋转漂浮，工作后落到地面分解，对环境无害。

这不是幻觉——人类历史上最小的飞行结构出现在《自然》杂志的封面上，这是一种被称为Micron的有翼微芯片，由西北大学的工程师们开发。它们主要由毫米级的电子元件和机翼组成，电子元件主要位于微型飞行器较低的中心位置，用来控制重心，防止其失控地滚向地面。工程师们说，这些飞行结构的最大部分大约有2毫米长，几乎和一只果蝇一样大，最小的部分大约只有一粒沙子的四分之一大小。那么带翼的微芯片是从哪里来的呢?
自古以来，大自然一直是人类各种技术思想、工程原理和伟大发明的源泉。通过智慧和双手，人类创造了一种新事物。这种带翼的微芯片是一种无马达飞行结构，工程师们利用仿生学和空气动力学技术，从风载的枫树种子和自然界中发现的其他类型的种子中获得灵感。
我们都知道，自然界中的植物通过各种被动策略来传播种子，每一种策略都是自然选择过程的结果。植物学家根据它们的媒介对这些策略进行了分类，主要类型是重力、轨道、风、水和动物。其中风力发电是发电功率最大、应用最广泛的一种。工程师根据气流运动定义了三种类型的种子:滑翔、伞降和颤振，并分别对大叶、白金鸡峰和皇后树(泡桐)的种子进行了分析，然后通过电子、光电、微流控和MEMS技术，用这些种子模拟了物体周围一些类似但略有不同的气流的几何结构。慢慢地，通过一系列的设计、测试和改进，研究人员最终创造了一个3D模型，这样它的翅膀在坠落时就能与空气互动。
从狭义上讲，有翼微芯片不仅能像种子一样漂浮在空中，还能起到作为人类历史上最小的飞行结构，它们的飞行轨迹更稳定，末端速度更慢，飞行距离也比同样的植物种子长。工程师们甚至坦率地说:“我们认为我们战胜了自然。”有翼微芯片有飞行能力后能做什么?事实上，这些带翼微芯片还配备了超小型化技术，包括传感器、电源、无线通信天线和存储数据的嵌入式内存。这使他们能够进行环境监测，如空气质量和污染，空气传播疾病等。
微芯片根据不同的监测要求配备不同的传感器。这种微芯片可以监测空气pH值、水质和太阳辐射等数据。微芯片将数据输入到微芯片单元，并将数据传输到外部接收器。与传统监测装置相比，最大的优点是可以移动、近距离、长时间监测。众所周知，在一些恶劣的场地和条件下很难开展监视活动，而有翼微芯片的出现克服了这些困难。例如，人工环境监测需要极高的人工成本，包括培养成本，以及暴露于极端环境和病毒的威胁;传统监测设备距离较远，监测数据容易受到多种因素的干扰，而翼状微芯片可以在大量监测区域内布置，实现精确、连续的监测。