3D纳米打印微型飞行器：无电机无芯片，仅凭声波驱动升空

瑞士洛桑联邦理工学院的微仿生机器人系统实验室（MICROBS），用3D纳米打印做出来一批超轻型的微型飞行器，英文叫microfliers。

它们没有电机，没有执行器，也没有电子元件，却能靠声波产生推力。

原理其实就是亥姆霍兹共振，我们对着瓶口吹气会出声音的那个物理机制。

声音进入空腔，里面的空气开始振荡，再以一股很集中的射流喷出来。

回流时空气分布得更均匀。

一出一进不对称，推力就出来了。

驱动这些飞行器的是人耳听不见的超声波频率。

团队用3D纳米打印，把三个微型声学空腔直接集成到聚合物结构里。

其中一款设计重量只有150微克，空腔工作起来像火箭一样，直接向上产生推力。

另一款把空腔和每分钟高达13000转的小叶片结合在一起，升力方式类似直升机。

因为核心是中空空腔结构，这些装置可以在极小尺寸和极低重量下制造，方法也不止一种。

材料可以用常见的3D打印塑料、橡胶类聚合物，也可以直接用玻璃。

MICROBS实验室的博士生黄俊宣（Junsun Hwang）是这项研究的第一作者，他说这个概念和进一步小型化兼容，能实现突破机器人和航空学边界的前沿设计。

到了更大的厘米尺度，团队把同样的原理用在了最多带三个空腔的微型船只上。

每个空腔调谐到不同的可听频率，位置也经过设计，能朝特定方向推船。

改变扬声器发出的声音频率，就能选择性地激活各个空腔，让船移动、绕开障碍物航行，甚至编程实现自主导航。

EPFL工程学院微仿生机器人系统实验室负责人塞尔曼·萨卡尔（Selman Sakar）说，这跟早期利用声波悬浮被动物体的声学技术不一样。

早期技术悬浮的是被动物体，这次推动的是主动装置。

萨卡尔解释，他们不是用声波直接推装置，而是制造出声学谐振器，通过调谐利用特定频率的声音来产生定向推力和受控运动。

他说，这证明了把简单而巧妙设计的机械部件转化为机器人物质，是可行的。

未来还可以把多个声响应结构集成到单个柔性装置里，每个结构对不同的频率作出反应。

装置的不同部分就能移动、弯曲或者振动，最终可能催生出响应声音并改变形状的气动机器人装置。