2020年4月22日
今年夏天，美国宇航局计划推出它的下一个火星流浪者，坚持不懈，它将带着它的第一架飞机在马斯直升机上运行另一架飞机。作为首先，火星直升机不会携带任何乐器并收集任何数据 - 美国宇航局描述仅仅将其作为“高风险，高奖励”研究。
考虑到地外飞行的风险，宾夕法尼亚大学的工程师们提出了一种不同的方法来探索其他世界的天空:一组微型飞机，每架飞机的重量都和果蝇差不多，没有活动部件。
这些传单是“纳米图书板”的板材，当明亮的灯光闪耀时，它浮现。当板的一侧加热时，温度差速器通过其空心结构循环循环，并将其射出放出给它名称的波纹声道，将其从地面上推动。
最近发表的一项研究表明，纳米纸板在类似火星的环境中具有飞行和有效载荷的能力。那里更稀薄的大气层将给飞行员一个推动力，使他们能够携带十倍于自身质量的有效载荷。较弱的火星引力将进一步增强它们的能力。
该研究，在期刊上发表先进的材料欧洲杯足球竞彩由Igor Bargatin领导，1965年第1965阶级助理教授在机械工程和应用力学（MEAM）和John Cortes，然后是他实验室的研究生。GELL Christopher Stanczak，Mohsen Azadi，Maanav Narula，Samuel M. NiSaise和Meam教授和硕士的节目椅Howard Hu也为该研究做出了贡献。
火星直升机非常令人兴奋，但它仍然是一个单一的、复杂的机器。如果出了什么问题，你的实验就结束了，因为没有办法补救。我们提出的是一种完全不同的方法，不会把所有的鸡蛋放在一个篮子里。”
Igor Bargatin, 1965届机械工程与应用力学学系助理教授
自2017年以来，巴格汀集团一直在对纳米图书馆设计进行试验和改进。由普通纸包装材料的启发，他们与南通科学中心的研究人员合作，以实现重量和刚度的记录设定比，如最近的自然所报道的通讯纸。
像纸板和其他“夹层结构复合材料”，用于建筑和航空，纳米卡板的材料特性源于波纹。由氧化铝壁的中空板组成，该氧化铝壁仅厚，可使波纹是跨越板的常规通道的图案，其增强其弯曲刚度并防止裂缝传播。
这些通道也对板的悬浮能力负责，因为产生的温差产生的气流流过它们的空心结构。
“通过这些微通道的气流是由一种叫做‘热蠕变’的经典现象引起的，”Hu说，“这是一种稀薄的气体流动，由于沿通道壁面的温度梯度。”
他们最近的一项研究允许研究人员测量传单的传单，抬起模拟有效载荷 - 硅胶戒指，而不是具有集成摄像机和光源的新的低压测试室。
研究这些动态对于审查纳米卡板作为大气探测材料的潜力很重要，特别是在其他世界，包括火星，冥王星和海王星的月产。由于Bargatin的纳米图书表传单重约三分之一的毫克，因此他们需要超过一百万的时间来等于Mars直升机的质量，超过60亿美元，以平等为部署地面的地面搬运工。
但即使在火星氛围的理想环境中，微小的传单仍然仅限于最多几毫克的传感器和有效载荷。因此，Bargatin目前正在与其他研究人员合作，如何小型化学传感器，这些传感器可以检测水或甲烷的水或甲烷的关键签名。
“除了携带传感器，”巴格汀说，“我们的飞行员可以简单地着陆，让沙尘颗粒被动粘在上面，然后把它们运送回漫游者，这样就不需要走那么远了。”
漫游者还可以提供一种引导纳米纸板飞行者的方法。尽管没有移动部件，但它们可以通过精确的激光来控制，因为从通道流出的空气的方向取决于平板的哪一部分被加热。
地面应用也是可能的。
“在密度方面，地球的中间层与火星的大气层非常相似，我们目前没有任何东西飞到那里，因为它对太空卫星来说太低了，但对飞机和气球来说太高了，”巴加廷说。“理想情况下，你希望在那里也安装一些传感器。你对大气层的运动了解得越多，就能更好地预测地球的气候甚至天气。”
这项研究是由辛格纳米技术中心支持的，该中心部分由NSF国家纳米技术协调基础设施项目资助，资助项目为NNCI-1542153。该项目部分由美国国家科学基金会(CBET-1845933)和美国教育部(Unite欧洲杯线上买球d States Department of Education)通过国家需求领域研究生援助奖学金(Graduate Assistance in Areas of National Need Fellowship)资助。
来源：http://www.upenn.edu/