i-Seeds: Forscher sammeln Umweltdaten mit fluoreszierenden Ahornsamen
Mittels künstlichen Ahornsamen aus dem 3D-Drucker wollen Forscher Umweltdaten sammeln. Die i-Seeds werden dabei von einer Drohne abgeworfen.
Der i-Seed reagiert auf unterschiedliche Temperaturen und ändert seine Farbe.
(Bild: Istituto Italiano di Tecnologia)
Eine Forschungsgruppe des Istituto Italiano di Tecnologia (ITT) hat in Zusammenarbeit mit dem Leibniz Institut für Neue Materialien (INM) künstliche fluoreszierende Ahornsamen, die Acer i-Seeds, entwickelt. Die verrottbaren Sensor-Samen werden von einer Drohne abgeworfen und sammeln dabei Umweltdaten, die von der Drohne ausgelesen werden können.
Bei der Entwicklung der i-Seeds haben sich die Wissenschaftler an echten Ahornsamen orientiert, wie aus der Studie "A printed luminescent flier inspired by plant seeds for eco-friendly physical sensing" hervorgeht, die in Science Advances veröffentlicht ist. Diese Samen bestehen aus einem Flügel, der sich beim Herunterfallen vom Baum dreht, dadurch langsamer zu Boden sinkt und so größere Distanzen zurücklegen kann.
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Die Forscher ahmten dieses aerodynamische Verhalten der Ahornsamen nach und druckten mittels 3D-Drucker einen solchen künstlichen Samen aus einem biokompatiblen, kompostierbaren Material. In dem Material auf Basis von Polylactiden (PLA) sind ungiftige, fluoreszierende Lanthanidpartikel eingebracht, die auf Temperaturen reagieren und dementsprechend eine unterschiedliche Farbe annehmen. Das funktioniert ohne Energiequelle.
"Die Verlagerung der Sensorik in das Material macht Energiequellen und Elektronik überflüssig, was den Flieger umweltfreundlich und robust macht", sagt Tobias Kraus, der die Entwicklung der Sensormaterialien am INM leitet.
Feldtest
In einem Feldtest probierten die Forscher die künstlichen Samen aus. Sie ließen dazu eine Drohne aufsteigen, die die i-Seeds mit einer speziellen Vorrichtung aus großer Höhe abwarf. Die i-Seeds verteilten sich dabei auf eine größere Fläche. Mittels eines fLIDAR (fluorescence Light Detection and Ranging) an Bord der Drohne können die Farben und damit die Temperatur bestimmt werden. Die Forschenden gehen davon aus, dass mit anderen Sensormaterialien weitere Umweltdaten gesammelt werden können. Sie planen die Entwicklung fluoreszierender Materialien, die etwa auf Feuchtigkeit, CO₂-Gehalt und Schadstoffe reagieren können.
In der Zukunft wollen die Wissenschaftler die Technik interessierten Firmen zur kommerziellen Vermarktung anbieten. So könnten i-Seeds etwa in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um den Zustand des Bodens zu kontrollieren. Die Forscher sehen aber auch eine allgemeine Nutzung in der umweltfreundlichen Umweltüberwachung.
(olb)