工学：風散布種子から着想を得た三次元電子微小飛行体

分散した小型の無線電子デバイスの大規模な集団は、環境モニタリング、人口調査、疾病管理などの、広大な空間スケールをカバーする必要がある応用向けの将来システムの基礎となる可能性がある。そうしたネットワークを実現するには、構成要素を分散させる飛行方式が必要であり、我々は、風散布される種子から着想を得て、自然環境中や都市環境中での制御された無動力飛行向けに設計された受動構造を検討した。三次元（3D）メソ構造の機械的誘導組み立て（mechanically guided assembly）方法によって、エレクトロニクス技術、オプトエレクトロニクス技術、マイクロ流体技術、微小電気機械技術向けの最先端の生産技術と整合したプロセスで、そうした目的に最適化された小型3D飛行体が得られる。今回我々は、この方法で作製した一連のマクロスケール、メソスケール、マイクロスケールの3D飛行体を、能動電子ペイロードや比色分析ペイロードを組み込んだ飛行体を含めて、実証する。このタイプの高性能構造の空気力学の解析的、計算的、実験的研究によって、制御された回転運動と低い終端速度を示す3D飛行体に重点を置いて、生体模倣設計における一連の基本的な検討事項が確立された。こうした複雑な3D構造を離散数のブレードとして表す方法は、単純な解析的スケーリング形状において本質的な物理を捉えており、これは、計算結果や実験結果によって検証された。こうした独特な概念の幅広い応用の単純な例に、環境測定用の電池を使用しない無線デバイスや比色センサーがある。

目次へ戻る