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第一个利用无人机监测土壤温度的环保荧光人造种子

开心的月饼 2023-11-22 08:43:27 生活常识

研究人员发明了一种新型人造种子,可以在不影响环境健康的情况下感知环境参数。这款软体机器人名为Aceri-Seed,其灵感来自于天然的Acer种子,可以通过发光来监测土壤的温度。它由生物相容性和可堆肥材料制成,并通过3D打印技术实现。无人机可用于将它们分散到大片区域并远距离研究地形。

第一个利用无人机监测土壤温度的环保荧光人造种子

位于意大利热那亚的意大利理工学院(IIT)的芭芭拉·马佐莱(BarbaraMazzolai)领导的研究小组与莱布尼茨新材料研究所(INM)合作,在《科学进展》杂志上描述了新型Aceri-Seed,德国萨尔布吕肯。

这种人造种子复制了AcerCampestre种子(一种原产于欧洲的Acer物种)的空气动力学行为。成熟后,这些种子从植物上脱落,被风吹走并散布到很远的地方。

有趣的是,这些种子采用了单翼独特的空气动力学设计,使它们在坠落时可以像直升机叶片一样旋转。这种自转降低了下降速度,使种子更多地停留在空气中,从而增加了被阵风分散的机会。同样的种子物种也许启发了天才列奥纳多·达·芬奇起草他的“viteaerea”。

印度理工学院的研究人员从事仿生软机器人领域的研究,在模仿了根、攀缘植物和牻牛儿科种子的生长和运动策略后,该小组将重点转向研究软机器人结构的飞行和扩散特征。有翅的宏碁种子。

印度理工学院机器人学副主任兼主任芭芭拉·马佐莱(BarbaraMazzolai)表示:“这项研究表明,模仿生物的策略或结构并将其复制到机器人技术中是获得创新的关键要素,同时在能源和污染方面对环境影响较小。”仿生软机器人(BSR)实验室的主任。

在分析了天然种子的形态、组织学和空气动力学后,研究人员设计并实现了人工仿生种子。然后,他们开发了一种基于聚乳酸(PLA)的生物相容性和可堆肥材料,其中嵌入了对温度敏感的无毒荧光镧系元素颗粒。最后,他们使用3D打印技术来制造人工发光种子。

这种类似荧光的人造种子飞行器具有通过配备fLiDAR(荧光光探测和测距)的无人机部署的潜力,可以对土壤温度和其他参数进行远程和分布式监测。研究人员已经对无人机释放的I-SeedAcer进行了现场测试,证明了其可行性。

INM(莱布尼茨新材料研究所)负责开发飞行器传感器材料的托比亚斯·克劳斯(TobiasKraus)表示:“将传感功能转移到材料中,无需电源和电子设备,使飞行器环保且坚固。”

虽然这项研究主要集中在热传感,但未来研究人员正在考虑纳入对其他重要环境参数(例如湿度、CO2水平或污染物)敏感的荧光颗粒。

下一步将与感兴趣的公司合作,在更大的区域(例如农业地形)使用这些新型软机器人Aceri-Seeds,进行分布式、同步、无线和生态友好的环境分析。


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