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“仙女”開發(fā)靈感來自蒲公英種子。圖片來源：芬蘭坦佩雷大學(xué)

刺激響應(yīng)聚合物的發(fā)展為下一代小型無線控制軟體機(jī)器人帶來了大量新材料相關(guān)的創(chuàng)新。工程師們已使用這些材料制造可行走、游泳和跳躍的小型機(jī)器人。但此前，還沒人能讓它們飛起來。芬蘭坦佩雷大學(xué)輕型機(jī)器人小組的研究人員提出了名為“仙女”的新設(shè)計——一種基于光響應(yīng)材料組裝的飛行機(jī)器人。這種聚合物組裝機(jī)器人，能靠風(fēng)飛行，并由光控制。

從蒲公英種子得到靈感，“仙女”具有多個仿生特征。由于其高孔隙率(0.95)和輕質(zhì)(1.2毫克)的結(jié)構(gòu)，它很容易漂浮在有風(fēng)的空中。更重要的是，穩(wěn)定的分離渦環(huán)生成使長距離風(fēng)力輔助飛行成為可能。

研究人員稱，“仙女”可由光源供電和控制，比如激光束或LED。這意味著光可用來改變微小的蒲公英種子狀結(jié)構(gòu)的形狀，“仙女”可通過改變形狀來適應(yīng)風(fēng)向和風(fēng)力，光束可用來控制聚合物組件的起飛和著陸。

與自然界中的蒲公英種子相比，這種人造種子配備了一個柔性致動器。執(zhí)行器是由光反應(yīng)型液態(tài)結(jié)晶彈性體制成的，它在可見光的激發(fā)下誘導(dǎo)刷毛的打開或關(guān)閉。

研究人員接下來將專注于提高材料的靈敏度，使設(shè)備能夠在陽光下運(yùn)行。此外，他們還計劃擴(kuò)大該結(jié)構(gòu)的規(guī)模，使其能夠攜帶GPS和傳感器等微電子設(shè)備及生化化合物。

研究人員稱，這聽起來像是科幻小說，但概念驗證實驗表明，新開發(fā)的機(jī)器人向適合人工授粉的現(xiàn)實應(yīng)用邁出了重要的一步。在未來，數(shù)以百萬計的攜帶花粉的人造蒲公英種子可被自然風(fēng)自由驅(qū)散，然后在光線的指引下前往特定地區(qū)，那里有等待授粉的樹木。

研究人員說，這將對全球農(nóng)業(yè)產(chǎn)生巨大影響，因為全球變暖導(dǎo)致的傳粉媒介喪失已構(gòu)成對生物多樣性和糧食生產(chǎn)的嚴(yán)重威脅。

關(guān)鍵詞： 研究人員 人工授粉 糧食生產(chǎn) 科幻小說 全球變暖