种子如何植入土壤中似乎很神奇。以一些品种的Erodium为例，其紫色，粉红色或白色的五瓣花看起来像天竺葵。

这些植物的种子被携带在细而紧密缠绕的茎内。在下雨或高湿度时，开瓶器状的茎松开并将种子扭曲到土壤中，在那里它可以生根，并且不受饥饿的鸟类和恶劣环境条件的影响。

受到Erodium魔力的启发，卡内基梅隆大学Cooper-Siegel人机交互助理教授Lining Yao与一组合作者合作设计了一种可生物降解的种子载体，称为E-seed。

它们的种子载体由木饰面制成，可以在难以进入的地区进行空中播种，并可用于各种种子或肥料，并适应许多不同的环境。这是兼职农民的女儿姚明从2010年代中期在麻省理工学院读博士以来就一直在思考的一个想法。

“几十年来，在力学，物理和材料科学方面，种子埋葬已经进行了大量研究，但直到现在，还没有人创造出工程等价物，”计算机科学学院人机交互研究所变形物质实验室主任姚说。“种子载体研究因其潜在的社会影响而特别有益。我们对可能对自然产生有益影响的事物感到兴奋。

该团队的研究发表在《自然》杂志上。

Morphing Matter实验室的前研究助理，该论文的主要作者Danli Luo表示，种子载体的设计和构造受到Erodium适应干旱气候时进化的自我掩埋机制的启发。

Erodium的茎形成一个紧密缠绕的，携带种子的身体，顶部有一条长而弯曲的尾巴。当它开始放松时，扭曲的尾巴与地面啮合，导致种子载体直立。进一步的展开会产生扭矩向下钻入地下，埋葬种子。

但Erodium的单尾载体只在有裂缝的土壤上工作得很好。为了在更广泛的环境中使用他们的电子种子载体，研究小组开发了一种三尾版本，可以更有效地推动自己直立。

“几何形状可以增强材料的功能，超越大自然为我们提供的功能。它还使设计具有多功能性，可以应用于其他材料，“宾夕法尼亚大学材料科学家兼合著者Shu Yang说。

研究人员考虑了许多可能的载体材料，包括水凝胶，纸和其他形式的加工纤维素。他们最终选择了白橡木贴面——一种在匹兹堡CMU校园附近的申利公园丰富的树木——并广泛用于家具。像钝一样，贴面对水分有反应。

“种子对雨有一种神奇的反应，”姚说。

在内蒙古长大的姚明很早就从父母那里了解到播种过程与降雨前景的重要性。在这个项目中，她对这个时机的欣赏与日俱增，因为研究人员对载体进行了大量的现场测试，而不仅仅是实验室测试。这意味着他们必须密切关注天气，在即将下雨时将航母赶到试验场。

该团队开发了一个五步工艺，包括化学洗涤和机械成型来制造种子载体。尽管这些载体目前是在实验室中制造的，但研究人员预计该工艺将适应工业规模。

“通过数字设计和制造方法制作电子种子对于我们的长期目标至关重要，”Morphing Matter实验室的前博士后研究员王冠云说，他在浙江大学担任教职后继续从事该项目。

除了种子之外，研究人员还证明他们可以使用载体来输送线虫(用作天然杀虫剂的蠕虫)，肥料和真菌。改造它们以种植幼苗的工作也在进行中。

“深入了解木材和种子钻孔动力学的力学可以改进设计和优化，”雪城大学机械和航空航天工程副教授Teng Zhang说，他进行了建模和模拟，以解释木材执行器的工作机制以及E-seed三尾设计的好处。

这些应用之所以成为可能，要归功于埃森哲实验室的Aditi Maheshwari和Andreea Danielescu进行的一项用户研究，他们采访了重新造林、农业和土壤健康管理方面的主题专家，以告知电子种子在现实世界中的适用性。

“了解电子种子等生物工程技术的实际应用对于推进生态设计至关重要，”埃森哲实验室研发负责人Maheshwari说，他致力于可持续材料和环境。

埃森哲实验室未来技术研发小组主任Danielescu表示，电子种子可以提高生态弹性。

“像E-seed这样的技术可以帮助我们解决现实世界的问题 - 帮助我们避免山体滑坡，减少入侵物种的影响，并改善难以到达的地方的重新造林，”Danielescu说。

载体还可用于植入用于环境监测的传感器。它们还可以通过植入基于温度波动产生电流的装置来帮助能量收集。

“农业，林业和其他学科对研究的兴趣令人鼓舞，”姚说。但也许最重要的代言之一来自她身边的一个消息来源：她的父亲，兼职农民。