Microchip met vleugels ontwikkeld

Marysa van den Berg

2021-09-23 11:23:17

microflyers

Wetenschappers claimen ’s werelds kleinste ‘vliegende’ object te hebben gemaakt. Deze microflyers zouden de luchtkwaliteit kunnen meten.

Elektronische microchips hebben een nieuwe eigenschap gekregen: vliegen. Nou ja, eigenlijk vangen ze de wind en dwarrelen ze naar beneden, zoals sommige plantenzaadjes dat doen. Onderzoekers van de Northwestern University (VS) hebben gevleugelde microchips in alle vormen en maten gemaakt. Ze schrijven erover in het vaktijdschrift Nature.

Lees ook:

Propeller-zaadjes

Het team, onder leiding van John Rogers, liet zich inspireren door de zaadjes van bepaalde planten. De esdoorn bijvoorbeeld heeft een zaadje met een enkele ‘propeller’. Waarschijnlijk heb je weleens zo’n helikopterzaadje omhoog gegooid om het langzaam naar beneden te zien zweven. Het Tristellateia-geslacht heeft zelfs stervormige zaadjes met drie propellers. Dankzij deze ‘vleugels’ verspreiden de plantenzaadjes zich meer en verder.

De onderzoekers bestudeerden eerst uitgebreid de aerodynamica achter deze manier van dwarrelen. Daarna maakten ze zelf een aantal gevleugelde microchips, of microflyers. Tenslotte werden deze verbeterd dankzij computermodellen die de luchtstroming langs de vleugels in kaart brachten.

microflyers
Diverse microflyers bij de inspiratie van de onderzoekers: de ‘propeller’ van een plantenzaadje. © F. Frankel

Ontvouwende vleugels

Sommige microflyers zijn volgens de onderzoekers nu zo goed dat ze in bepaalde opzichten de natuur verslaan. Ze zweven stabieler, kennen een langzamere versnelling (en blijven dus langer in de lucht) en zijn kleiner dan de hierboven genoemde plantenzaadjes.

Voor het bouwen van de gevleugelde apparaatjes haalden Rogers en collega’s hun inspiratie uit een andere bron: een pop-up-kinderboek, waarbij figuurtjes zich in 3D ontvouwen als je de bladzijden openslaat. Eerst werden de microflyers in 2D gefabriceerd. Daarna werden ze aan een licht uitgerekt rubber vastgeplakt. Zodra het rubber zich ontspant, vouwen de vleugels zich automatisch in de juiste vorm voor de ‘vlucht’.

Oplosbare elektronica

Behalve dat het een knap staaltje technologie betreft, kunnen de microflyers volgens de onderzoekers ook nuttig zijn. Zo kunnen ze worden bepakt met ultra-miniatuur-versies van sensors, batterijen, antennes voor draadloze communicatie en geheugen voor dataopslag. Door ze daarna vanaf een vliegtuig of een hoog gebouw naar beneden te gooien, kunnen ze dan de luchtkwaliteit monitoren. Of – lager bij de grond – de verspreiding van door de lucht zwevende ziekteverwekkers.

Maar levert dat dan niet veel afval op, al die ronddwarrelende micro-elektronica? Ook daar is door het team aan gedacht. Dankzij het gebruik van bio-afbreekbare polymeren voor de vleugels en wateroplosbare elektronische circuits – iets waar Rogers en co al langer aan werken – zou dit geen probleem moeten vormen.

Knap staaltje

“De onderzoekers mogen zeker trots zijn op deze ontwikkeling”, zegt Chris Verhoeven (TU Delft), deskundige op het gebied van micro-elektronica en microrobotica. “Het gaat hier niet om vliegen, maar om een mooi staaltje micro-machinerie dat ervoor zorgt dat de chip iets langzamer naar beneden valt dan normaal.”

Verhoeven is verder kritisch op het toevoegen van andere elektronische componenten aan het apparaatje. “Antennes hebben een minimale afmeting nodig om energie te kunnen ‘zenden’. Dus die kunnen op een gegeven moment niet kleiner. Ook een batterij met voldoende capaciteit ter grootte van een zandkorrel is nog lang geen zicht op. Terwijl de meeste sensoren energie nodig hebben. Dus ik moet het nog maar zien of de toepassingen van deze microflyer zo uitkomen.”

Elektrotechnicus Jurriaan Schmitz (Universiteit Twente) spreekt van een prachtige nieuwe techniek, maar ook hij zet er een kanttekening bij. “Je zou hetzelfde ook met een parachute of heliumballonnetje kunnen doen, en dat lijkt me eigenlijk eenvoudiger. Als ze deze ronddwarrelende sensoren echt gaan uitstrooien, dan zet ik liever een veiligheidsbril op als ik naar buiten ga.”

Uw cookieinstellingen laten het tonen van deze content niet toe. De volgende cookies zijn nodig: Marketing. Wijzig uw instellingen om deze content te zien.

Bronnen: Nature, Northwestern University

Beeld en filmpjes: Northwestern University

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

KIJK editie 11 - 2021
Nieuwste editie

Met onder andere: Worden robots ooit autonoom? - Bijdehante beestjes - Tech-toys