在一些枫树成片的地区，季节的变化预示着翅果群的到来。但这些不是虫子。这些种子有时被称为枫树钥匙、飞旋或龙卷风，它们看起来像精致的直升机叶片，具有复杂的空气动力学，可以被风带到远方。
现在，想象一下把这些迷人的飞行物变得更小，并将种子本身换成微型芯片。这样，你就会得到一群微小的空中电子设备，每一种的大小可能都不超过一粒沙子。
这大致就是西北大学的工程师们所创造出来的东西。他们声称，他们的小型带翼芯片——他们称之为“微型飞行器”——是迄今为止人类制造的最小的飞行物体。很快，它们可能成为监测环境的最新、最微小的手段。
将皮肤传感器变成飞行芯片
西北大学的研究人员长期以来一直致力于研发用于植入人体的生物传感器。这类设备已经非常小巧但功能强大，其电子元件可以植入肠道或皮肤等部位，然后与外界进行通信。当它们完成任务后，有些可以自然地分解成你体内的生物物质。
西北大学生物医学工程师、此最新项目的主要研究人员之一约翰·罗杰斯表示：“我们一直认为，许多相同的基本技术也可以用于监测环境。”
为了实现这一目标，首要的重大任务是找到一种方法，将它们释放并分散到大面积区域，例如一个大农场。起初，研究人员曾考虑制造一种能像电子蝙蝠一样通过拍打微小翅膀来飞行的设备。
罗杰斯说：“这是一个非常艰巨的工程挑战，所以我们转向了生物启发式控制飞行的另一个领域。”
这个领域就是植物世界：特别是那些长有翅膀的种子，可以帮助它们随风飘散。通过进行模拟来优化结构，研究人员发现，枫树的种子给了他们最终的设计。
然而，与枫树的翅果不同，他们的微型芯片有三个翅膀。它还配备了微小的电源、用于收集数据的传感器、用于存储数据的内存以及用于将其发现广播到计算机或手机的天线。但尽管翅膀连接在微型芯片上，它们实际上并非电子器件。
实验室里的飞行芯片
制造这种设备又带来了另一个挑战。微型芯片通常在二维空间中进行设计、制造和封装。但要实现任何有用的飞行，设备的翅膀需要展开成三维。研究人员通过在拉伸的橡胶基底上构建芯片来解决这个问题。当橡胶以一种精心控制的方式回弹时，翅膀就会“弹出”成一个功能齐全的状态。
罗杰斯说：“这是关于这类概念的首次报道。我们远未准备好打开生产线的开关。”
但研究人员认为，该设计有潜力轻松扩展到大规模生产。微型飞行器可以在任何其他普通微型芯片的相同设置中构建，这一点是一个巨大的优势。
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为了创造能够监测环境的设备，研究人员已经将他们的微型飞行器应用于多项测试：记录水的pH值、检测空气中的颗粒物和测量阳光水平。他们于周四在《自然》杂志上发表了他们的研究成果。
罗杰斯和他的同事们设想，未来将有成群的微型飞行器从飞机或高楼上被投下。在城市上空释放，它们可以测量不同高度的空气污染水平。在发生环境灾难（如化学品泄漏）时释放，它们可以监测人类无法到达的区域。
微型飞行器还可以监测天空中的疾病传播性空气传播颗粒，例如过去一年半以来世界一直通过口罩和玻璃屏障来抵御的颗粒。
事后清理
现在他们已经掌握了设计，罗杰斯和他的同事们希望继续开发。他们将这种微型飞行器视为更多类型设备的起点：像蒲公英种子一样降落的微型飞行器，或者像爪哇黄瓜种子一样滑翔的微型飞行器。
但用不环保的设备监测环境是不可取的。罗杰斯问道：“如果你打算在环境中分布成千上万甚至数万个微小设备……你实际上是在分布电子垃圾吗？”
这正是他们制造能在人体内溶解的设备的经验派上用场的地方：他们用于微型飞行器的材料可以自然地在地下水中降解（你可以在这里看到一段视频）。
罗杰斯说，如果没有这种可溶解性技术，他们“一开始可能就不会走上这条研究之路”。
