27 6 月, 2022

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科学家们推出了一种机器鱼,可以去除海洋中的微塑料塑料

科学家们建造了一种小型机器鱼,它被编程为通过游动并吸吮它柔软、灵活、自我修复的身体来清除海洋中的微塑料。

微塑料是从水瓶、汽车轮胎和合成 T 恤等较大的日常塑料物品中剥落的数十亿个微小的塑料颗粒。 这是 21 世纪最大的环境问题之一,因为曾经 它们分散在环境中 通过分解难以处理的较大塑料,并进入饮用水、生产和食品中,危害环境和动物 人类健康.

“开发一种机器人来准确地从水生环境中对有害的微塑料污染物进行采样和采样至关重要,”他说。 王玉燕,四川大学高分子研究所研究员,该研究的主要作者之一。 她的团队的新发明在 研究论文 在 Nano Letters 杂志上。 “据我们所知,这是此类软机器人的第一个例子。”

四川大学的研究人员揭示了一种在水污染方面追踪这些污染物的创新解决方案:设计一种小型、自行推进的机器鱼,它可以四处游动,附着在漂浮的微塑料上,如果被割伤,它会自行修复。 或在执行任务期间损坏。

机器鱼只有 13 毫米长,由于尾部装有激光系统,它以每秒约 30 毫米的速度游泳和滚动,类似于浮游生物在流动水中的漂流速度。

研究人员使用受海洋中繁衍生息的元素启发的材料制造了这个机器人:珍珠母,也称为珍珠母,是蛤壳的内层覆盖物。 该团队通过根据汗液的特定化学梯度将不同的分子微观层分层,从而创造了这种壳状材料。

根据这项研究,这使它成为一种机器鱼,可拉伸,扭转灵活,甚至能够举起高达 5 公斤的重量。 重要的是,电子鱼可以吸附靠近微塑料的漂浮部分,因为微塑料中的有机色素、抗生素和重金属与鱼类材料具有很强的化学键和静电相互作用。 这会导致它们紧贴表面,这样鱼就可以收集并去除水中的微塑料。 “机器人在水中收集微塑料后,研究人员可以分析微塑料的成分和生理毒性,”王说。

此外,专门开发自愈材料的王说,新创造的材料似乎也具有再生能力。 因此,机器鱼可以以 89% 的能力自愈并继续吸吮,即使它受到一些损伤或割伤——如果它在汹涌的水域中寻找污染物,通常会发生这种情况。

王指出,这只是一个概念证明,还需要更多的研究——尤其是如何在现实世界中传播这一点。 例如,软体机器人目前只能在水面上工作,因此王的团队将很快研究功能更复杂的机器鱼,这些机器鱼可以更深地进入水下。 然而,王说,这种电子设计可以为其他类似项目提供一个跳板。 “我认为纳米技术在示踪剂吸附、收集和检测污染物方面显示出了希望,提高了干预效率,同时降低了运营成本。”

他说,事实上,纳米技术将成为对抗塑料颗粒的最重要参与者之一 菲利普·德谟克利托罗格斯大学纳米科学和先进材料研究中心主任,他没有参与这项研究。

Demokritou 的实验室还专注于使用纳米技术从地球上清除微塑料——但他们没有清理它们,而是致力于替换它们。 本周,在 Nature Food 杂志上, 宣布发明 新的蔬菜喷漆可以作为塑料食品包装的环保替代品。 他们的案例研究表明,与目前的塑料包装选择相比,淀粉基纤维喷雾剂可以对抗病原体并防止运输损坏,如果不是更好的话。

“过去 40 到 50 年化学工业的座右铭是:让我们制造化学品,让我们制造东西,把它们放在那里,然后在 20 或 30 年后清理烂摊子,”迪莫克里托说。 “这不是一个可持续的模式。我们能制造出更安全的设计材料吗?我们能从食物垃圾中提取材料作为循环经济的一部分,并将它们转化为我们可以用来解决这个问题的有用材料吗?”

Dimocrito 说,这是纳米技术领域的一项杰出成果,随着对材料研究的改进,在我们的日常生活中替代塑料和过滤环境中的微塑料残留物的多管齐下的方法。

“但发明和创新之间有很大的区别,”迪莫克里托说。 “发明是还没有人想到的东西。对吧?但创新是会改变人们生活的东西,因为它使它商业化,并且可以扩大规模。”

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