Dispositivi elettronici: i microchip dovrebbero misurare gli inquinanti atmosferici

sensore di volo sensore di volo

I microchip possono essere prodotti utilizzando le tecnologie attuali

Coyle: Northwestern University

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Gli scienziati hanno sviluppato aerei basati su un modello di semi di acero. Galleggia nell’aria senza guidare e misura la concentrazione di inquinanti atmosferici. I dati vengono rispediti sulla Terra e valutati.

FLe piante usano quattro forme base di volo per diffondere i loro semi. Ad esempio, i denti di leone usano il principio dell’ombrello, mentre i semi usano Opzione Java Scivola in aria.

Alcune piante come albero di campanula, lascia che i loro semi svolazzino e alcuni usano ancora il metodo dell’elicottero. Tutti conoscono i semi a forma di ali dell’acero che volano nell’aria e si avvicinano lentamente al suolo.

Studiosi di John Rogers di The Northwestern University A Evanston, Illinois, USA, ha studiato i meccanismi di volo dei semi delle piante per sviluppare sensori galleggianti basati sull’esempio della natura, che misurano i dati ambientali durante un volo senza propulsione attraverso l’atmosfera.

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“Nel corso di miliardi di anni, la natura ha sviluppato semi con un’aerodinamica altamente sofisticata. Abbiamo preso in prestito, adattato e applicato questi concetti di design a piattaforme con circuiti elettronici”, ha spiegato Rogers.

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Sulla rivista Nature, gli scienziati hanno riferito di aver imitato il metodo dell’elicottero e in questo modo hanno prodotto micro-fiocchi che si spostano lentamente nell’aria e che affondano più lentamente al suolo rispetto al modello biologico.

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La visione dei ricercatori è che i piccoli aerei decolleranno da grandi altezze, ad esempio da edifici alti, da palloncini o persino da aerei.

Durante il volo, l’aereo non alimentato potrebbe utilizzare sensori per misurare le concentrazioni di polveri sottili, virus o determinati inquinanti atmosferici e inviare questi dati via radio a una stazione di terra in tempo reale. Poiché questi microchip galleggianti sono completamente economici da produrre, interi sciami possono essere rilasciati e possono essere misurate aree d’aria più grandi. Perché i venti, le correnti d’aria e le turbolenze assicureranno che i piccoli aerei si diffondano su una vasta area.

Seme gigante con tre ali

I ricercatori hanno sperimentato velivoli a due, tre e quattro ali di diverse dimensioni. I volantini più piccoli erano lunghi solo mezzo millimetro e i più grandi avevano un diametro di quattro centimetri. I ricercatori hanno già dotato questo “seme gigante” di diversi sensori, un microcontrollore, un’unità radio e una piccola batteria. Finora sono stati in grado di integrare solo pochi componenti in velivoli più piccoli. C’è ancora molto lavoro di miniaturizzazione da fare.

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In termini di caratteristiche di volo, i ricercatori hanno avuto le migliori esperienze con i sistemi a tre ali. Hanno raggiunto una velocità di affondamento di circa 28 cm al secondo, che è circa quattro volte più lenta dei semi delle piante che utilizzano il meccanismo dell’elicottero. Per fare un confronto: un fiocco di neve cade a terra a una velocità di 250 cm al secondo.

I ricercatori hanno ottenuto la decelerazione della velocità di caduta principalmente attraverso un gran numero di piccoli fori nella superficie del seme sintetico.

Strato di gomma precompresso

I ricercatori stanno utilizzando metodi per creare micromosche che vengono utilizzate anche per realizzare microchip. Per prima cosa hanno realizzato un film sottile con la struttura dell’ala e hanno applicato la microelettronica, anch’essa piatta, nel mezzo. Al film è stato applicato uno strato di gomma leggermente pretensionato, conferendo al sistema una struttura spaziale particolarmente aeronavigante.

La scienziata Elizabeth Farrell aiuta Università Cornell A Ithaca (Stato di New York, USA) ha scritto nel commento “Nature” che i dispositivi con circuiti integrati complessi possono essere utilizzati come reti di sensori dinamici per monitorare l’ambiente.

Tuttavia, c’è ancora una grande domanda aperta. I sistemi di misurazione del volo sono difficili da recuperare dopo che sono stati utilizzati. Quindi giace da qualche parte per terra ed è spazzatura dannosa. Gli scienziati affermano che stanno già lavorando su piccoli aerei biodegradabili che si degraderanno nel tempo dopo la loro missione.

Questo può essere ampiamente fattibile per il telaio dell’ala e l’elettronica realizzata con componenti organici. Ma una fonte di energia biodegradabile e priva di sostanze inquinanti non è stata ancora inventata.

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