研究前沿Nature-蒲公英仿生薄膜多孔结构材料

日期：2025-06-15 04:58

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摘要：研究前沿Nature-蒲公英仿生薄膜多孔结构材料

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上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。

植物覆盖了地球陆地的很大一部分，不过，大多数物种没有流动性。为了运输其种子等繁殖体，许多植物已经进化出利用风传播种子的自然机制。例如，蒲公英的种子，具有刚毛般的细丝结构，这降低了其飞行时的终端速度，并有助于种子在飘向地面时的方向。

今日，美国华盛顿大学Shyamnath Gollakota团队Vikram Iyer等研究人员，在Nature上发文，报道演示了无电池无线传感设备的风力扩散。这种毫米级器件重量为30毫克，采用可编程部件设计在柔性基板上，以实现各种传感和计算应用的可扩展性和灵活性。该系统使用轻型太阳能电池和能量收集电路供电，该能量收集电路对低和可变光照条件是鲁棒的，并且具有实现数据传输的反向散射通信链路。为了实现太阳能采集所需广域扩散和垂直着陆，开发了受蒲公英启发的薄膜多孔结构，其终端速度为0.87±0.02米/秒，空气动力学稳定性达到95%以上的垂直着陆概率。

Wind dispersal of battery-free wireless devices

图1：风分散无电池无线设备。

图2：风散机制。

图3：无电池无线传感器。

图4：户外评测。

该项研究工作，展示了一种功能齐全、风力分散的无线传感系统，能够*大限度地减少系统重量，在低或可变光照条件下运行计算和传感设备阵列，并实现反向散射通信，可以在60米距离内以较小尺寸和外形进行操作。

户外环境评估结果表明，这些设备可以在温和微风中移动50-100米。在自然系统中，个体种子形态差异导致一些种子落得更近，而另一些种子则传播得更远。与之类似，该项研究也展示了如何调节结构的孔隙率和直径，以实现器件间的分散变化。为此，有望助力于户外环境和现实世界传感应用。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-04363-9

DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04363-9

本文译自Nature。

关于我们

采用德国薄膜制备工艺，形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系，能够制备各种超高性能光学薄膜，包括红外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜，应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、光学科研，红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆，低反射橱窗玻璃，画框，工业灯具照明，广告机，点餐机，电子白板，安防监控等。
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