《自然》正刊发表我院新引进教师厉侃“仿风传种子三维微电子飞行器”的研究成果
9月22日，数字制造装备与技术国家重点实验室新引进教师厉侃与美国西北大学John A. Rogers、黄永刚课题组等多所科研机构的合作研究成果：仿风传种子三维微电子飞行器——“Three-dimensional electronic microfliers inspired by wind-dispersed seeds”，在期刊《自然》（Nature）在线发表，并当选该期封面。厉侃与韩国崇实大学助理教授金奉勋（Bong Hoon Kim）、美国西北大学博士后金镇泰（Jin-Tae Kim）、朴尹锡（Yoon seok Park）为文章共同第一作者。美国西北大学John Rogers院士、黄永刚院士、清华大学张一慧教授和美国伊利诺伊大学香槟分校Leonardo Chamorro教授为本文共同通讯作者。
该成果以风传种子为灵感，设计了一类可随风飞行的被动驱动微飞行器，可实现无主动驱动的长时间、远距离飞行，是人类迄今为止人工制造出的最小的飞行器。
传统微飞行器的设计通常基于主动驱动模块，即模仿昆虫或鸟类等使用扑翼、旋翼等方式使微飞行器实现飞行。然而，这类主动驱动模块结构复杂、难以小型化集成，而且工作时无法避免产生噪音，隐蔽性较差；此外，主动驱动方式能耗极大，难以完成长时间、远距离巡航。研究人员以风传植物种子作为灵感，采用力学引导屈曲自组装的方式设计了微飞行器的三维结构，并在这种微小的结构上成功的集成了复杂的电子电路系统，可依据需要完成诸如空气污染物大范围、长时间实时监测等功能。
图为受风散种子启发的3D 微电子飞行器
该类飞行器可以实现在空气中以极小的速度下落，从而实现长时间滞空。其下落速度约0.28m/s，约为雪花速度的1/8。仿生植物种子的三维结构可以进一步减缓下落速度，并使其飞行状态更加稳定。该工作主要致力于理解这类飞行器的旋转下落机理，通过数值仿真结合理论模型分析解析了其背后的基本物理原理，建立了下落速度与稳定性设计的物理模型，为将来该类飞行器的设计提供了指导思路。
图为微飞行器下落机理与旋落稳定性分析
厉侃于2014年获清华大学学士学位，于2019年获美国西北大学博士学位，之后作为博士后在英国剑桥大学开展研究工作，将于2021年入职华中科技大学机械学院。
此外，厉侃与数字制造装备与技术国家重点实验室黄永安教授团队开展飞行器柔性智能蒙皮测量技术（iFlexSense）研究，并取得突破性进展，首创了大面积柔性智能蒙皮传感/测量系统、大规模多元数据采集系统、大数据分析与显示系统，相关成果在期刊《Nano Energy》上发表了题为“Bio-Inspired, Intelligent Flexible Sensing Skin for Multifunctional Flying Perception”的研究论文。在未来，他们将携手开展新一代先进飞行器智能感知研究。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03847-y
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106550
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