芬兰坦佩雷大学和美国匹兹堡大学的研究人员开发了一种微型机器人，可以复制枫树种子飘落的空中舞蹈。未来，该机器人可以用于实时环境监测或小样本的递送，甚至在沙漠、山脉或悬崖或公海等难以进入的地形中。这项技术可能会改变搜索和救援、濒危物种研究或基础设施监测等领域的游戏规则。

在坦佩雷大学，曾浩教授和杨建峰博士在他们的轻型机器人研究小组中研究物理学、软力学和材料工程之间的界面。他们从大自然中汲取灵感，设计出可以用光控制的聚合物滑翔结构。

现在，Zeng和Yang与来自匹兹堡大学斯旺森工程学院的M. Ravi Shankar教授一起，利用一种光激活的智能材料来控制人造枫树种子的滑动模式。在自然界中，枫树在翅果或干果中的飞翅的帮助下传播到新的生长地点。翅膀帮助种子在下落时旋转，让它在微风中滑行。这些机翼的结构决定了它们的滑行路径。

根据研究人员的说法，人造枫树种子可以通过光来主动控制，在风中，它的传播可以主动调整，以实现一系列的滑翔轨迹。在未来，它还可以配备各种微传感器，用于环境监测，或用于输送，例如，小土壤样本。

高科技机器人在适应性上胜过天然种子

研究人员的灵感来自芬兰树木的各种滑翔种子，每一种都表现出独特而迷人的飞行模式。他们的基本问题是，这些种子的结构是否可以用人造材料重建，以达到类似的由光控制的空中优雅。

“这种微型光控机器人被设计成可以释放到大气中，通过与周围气流的相互作用，利用被动飞行来广泛分散。配备了GPS和各种传感器，它们可以提供实时监测当地环境指标，如pH值和重金属浓度。”

受天然枫树的启发，该团队创造了基于偶氮苯的可光变形液晶弹性体，这种弹性体可以实现可逆的光化学变形，从而精细地调节空气动力学特性。

曾教授说:“人造枫树种子在可调节的终端速度、旋转速率和悬停位置方面优于天然枫树种子，通过自旋转增强了风助长途旅行。”

在2023年初，Zeng和Yang在“基于光响应材料组装的飞行航空机器人”项目中发布了他们的第一个蒲公英种子状微型机器人。该项目由芬兰研究委员会资助，于2021年9月开始，将持续到2026年8月。

“无论是种子、细菌还是昆虫，大自然都为它们提供了移动、喂养和繁殖的巧妙模板。这通常是通过一个简单但功能显著的机械设计实现的，”尚卡尔解释说。

“由于光敏材料的进步，我们几乎能够在分子水平上决定机械行为。我们现在有潜力创造微型机器人、无人机和探测器，它们不仅可以到达无法到达的区域，还可以向用户传递关键信息。这可能会改变搜索和救援、濒危或入侵物种研究或基础设施监测等领域的游戏规则，”他补充说。

作者：坦佩雷大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/06/240627172242.htm

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