Постоянная миниатюризация электроники способствовала созданию невероятно маленьких датчиков для измерения таких параметров, как температура и влажность. Недавно, ученые разработали сенсорные платформы, настолько легкие и компактные, что их можно сбрасывать с беспилотников сотнями и  рассеивать, как семена одуванчика над лесами или сельскохозяйственными угодьями, эффективно создавая масштабные сети для постоянного мониторинга окружающей среды.

Новые датчики, разработанные в Университете Вашингтона, используют солнечные батареи (черные прямоугольники) вместо аккумуляторов для питания. Mark Stone/University of Washington

 

Хотя датчики такого рода обладают огромным потенциалом, в настоящее время для их распространения на больших территориях требуется много времени и средств. Ранее СМИ неоднократно рассказывало о примерах использования дронов для выполнения подобной работы: беспилотники сбрасывали датчики на землю и даже стреляли ими, как дротиками.

Ученые из Университета Вашингтона придумали более эффективный способ, основанный на тщательно продуманной конструкции, вдохновленной полетом семян одуванчика. Команда разработала 75 моделей, созданных по образу этих семян, прежде чем остановилась на окончательном варианте.

Ученые Вашингтонского университета экспериментировали с 75 вариантами дизайна своих новых датчиков, вдохновленных семенами одуванчика. Mark Stone/Университет Вашингтона

 

"Структура семян одуванчика устроена так, что у них есть центральная корзинка, из которой торчат веретенообразные семянки с хохолком, замедляющие их падение", - говорит автор исследования Викрам Айер. "Мы взяли двухмерную проекцию этой конструкции, чтобы создать базовый дизайн для наших устройств. Когда мы увеличили вес, щетинки начали загибаться внутрь. Тогда, для того чтобы сделать ее более жесткой и увеличить площадь, мы придали ей кольцевую форму".

Отказавшись от тяжелых батарей для питания встроенной электроники, ученые использовали крошечные солнечные панели, включающие конденсатор для накопления заряда  и активации датчика на следующее утро. И хотя такая платформа достаточно легкая, она все равно примерно в 30 раз тяжелее, семянки  одуванчика (1 мг). Но, тем не менее, при умеренном ветре она легко преодолевает расстояние в сотни метров, что является прекрасным результатом.

"Мы показали, как можно использовать уже готовые компоненты для производства крошечных устройств ", - говорит старший автор работы Шьям Голлакота. "Наш прототип свидетельствует о том, что с помощью беспилотника можно выпустить тысячи таких устройств за один раз. Все они будут переноситься ветром, и по сути, вы можете создать сеть из 1000 устройств всего за один полет дрона. Это удивительно и является революцией в области внедрения датчиков, потому что сейчас чтобы вручную развернуть такое количество устройств могут уйти месяцы".

Распространение ветром безаккумуляторных беспроводных устройств

Источники: Университет Вашингтона
 https://www.washington.edu/news/2022/03/16/battery-free-devices-float-in-wind-like-dandelion-seeds/