超薄“納米紙板”可實現(xiàn)光照懸浮,未來或用于火星探測
通常情況下,我們吹一口氣就能讓一片紙屑或塑料袋在空中停留片刻的飛行狀態(tài),但停止吹氣,它們就會喪失“動力”,很快落到地面。至今,所有傳統(tǒng)飛行器基本也都需要有燃料或電能載荷、動力系統(tǒng)和機翼旋翼等才能保持飛行。 如今,賓夕法尼亞大學(xué)機械工程師伊戈爾 · 巴爾加廷(Igor Bargatin)開發(fā)出一種微型懸浮 “納米紙板” 飛行器,它們能像懸浮在陽光中的塵埃一樣飛揚,但具有目的性。這種 “納米紙板” 的重量不到千分之一克,但足夠堅硬,可以抵抗一定的沖擊力。 最神奇的是,只需要一束光的能量,它就能飛起來,在沒有任何飛行部件的情況下飛來飛去,研究人員目前正在進一步探索這種材料有效載荷飛行的可能,將來或用于火星探索。 2018 年,巴爾加廷和團隊就把利用光懸浮的納米級材料研究成果發(fā)表在 Nature Communications 雜志上,此后他們就一直在探索該技術(shù)的發(fā)展,并弄清楚其實際的應(yīng)用性。 圖|伊戈爾 · 巴爾加廷在他的實驗室中(來源:賓夕法尼亞大學(xué)) 由于復(fù)雜的電子設(shè)備要求,將微型旋翼和襟翼飛行器的比例縮小至亞厘米尺寸是一項巨大挑戰(zhàn),F(xiàn)在,巴爾加廷團隊利用具有 50 nm 厚度的納米材料結(jié)構(gòu)板,可以實現(xiàn)毫米到厘米級的光懸浮,納米紙板不是通過傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子或機翼來產(chǎn)生升力,而是基于極低的質(zhì)量和導(dǎo)熱性,通過光能在板內(nèi)的微通道產(chǎn)生的熱能差而懸浮。 圖|納米紙板需要在專門的潔凈環(huán)境實驗室內(nèi)精心制作(來源:賓夕法尼亞大學(xué)) 這項研究的靈感來自已經(jīng)存在了一個多世紀的儀器:光能輻射計,該儀器也被稱為太陽風(fēng)車,它本質(zhì)上是部分處于真空狀態(tài)的玻璃燈泡,內(nèi)部裝設(shè)一組金屬葉片,葉片的一面是黑色,另一面是白色,當有光線照射時葉片會轉(zhuǎn)動,光線愈強旋轉(zhuǎn)愈快,從而提供簡單的電磁輻射強度定量測量。 |