Учени разкриват роботизирана риба, която премахва микропластмасите от морето пластмаса

Учените са построили малка роботизирана рибка, която е програмирана да премахва микропластмасите от моретата и океаните, като плува наоколо и смуче мекото, гъвкаво, самовъзстановяващо се тяло.

Микропластиците са милиарди малки пластмасови частици, които се лющят от по-големи, ежедневни пластмасови предмети като бутилки с вода, автомобилни гуми и синтетични тениски. Това е един от най-големите екологични проблеми на двадесет и първи век, защото веднъж Те са разпръснати в околната среда Чрез разлагане на по-големи пластмаси, които са трудни за изхвърляне, и проникват в питейната вода, производството и храните, увреждайки околната среда и животните човешко здраве.

„От решаващо значение е да се разработи робот за точно вземане на проби и вземане на проби от вредни микропластмасови замърсители от водната среда“, каза той. Юян Уанг, изследовател в Полимерния изследователски институт на университета Съчуан и един от водещите автори на изследването. Новото изобретение на нейния екип е описано в изследователска работа В списание Nano Letters. „Доколкото ни е известно, това е първият пример за такава мека роботика.“

Изследователи от университета Съчуан разкриха иновативно решение за проследяване на тези замърсители, когато става въпрос за замърсяване на водата: проектиране на малка, самоходна роботизирана риба, която може да плува наоколо, да се придържа към плаващи микропластмаси и да се поправя, ако бъде отрязана. или повредени по време на мисията си.

Роботизираната риба е дълга само 13 мм и благодарение на светлинна лазерна система в опашката си плува и се търкаля с около 30 мм в секунда, подобно на скоростта, с която планктонът се носи в движеща се вода.

Изследователите създадоха робота от материали, вдъхновени от елементи, които виреят в морето: седеф, известен още като седеф, който е вътрешната обвивка на черупките на миди. Екипът създаде материала, подобен на черупка, чрез наслояване на различни микроскопични слоеве от молекули според специфичния химичен градиент на потта.

Това го направи роботизирана риба, която е разтеглива, гъвкава при усукване и дори способна да вдига тежести до 5 кг, според проучването. Важно е, че електронните риби могат да абсорбират плаващите части в близост до микропластмасите, тъй като органичните пигменти, антибиотиците и тежките метали в микропластмасите имат силни химични връзки и електростатични взаимодействия с рибните материали. Това ги кара да се придържат към повърхността си, така че рибите да събират и премахват микропластмасите от водата. „След като роботът събира микропластмаси във вода, изследователите могат да анализират състава и физиологичната токсичност на микропластмасите“, каза Уанг.

В допълнение, новосъздадените материали също изглежда имат регенеративни способности, каза Уанг, който е специализиран в разработването на самолекуващи се материали. Така че рибата робот може да се излекува с 89% от способностите си и да продължи да смуче, дори ако претърпи някаква повреда или порязване – което често може да се случи, ако отиде да търси замърсители в бурни води.

Уанг посочва, че това е само доказателство за концепция и са необходими повече изследвания – особено за това как да се разпространява това в реалния свят. Например, мек робот в момента работи само на водни повърхности, така че екипът на Уанг скоро ще работи върху по-функционално сложни роботизирани риби, които могат да влизат по-дълбоко под водата. Въпреки това, Уанг каза, че този електронен дизайн може да осигури стартова площадка за други подобни проекти. „Мисля, че нанотехнологиите са обещаващи по отношение на адсорбцията, събирането и откриването на замърсители, подобрявайки ефективността на интервенцията, като същевременно намаляват оперативните разходи.

Всъщност нанотехнологиите ще бъдат един от най-важните играчи в борбата срещу пластмасовите частици, според него Филип Демокритдиректор на Центъра за нанонаука и научни изследвания на университета Rutgers, който не е участвал в това проучване.

Лабораторията на Демокриту също е фокусирана върху използването на нанотехнологии, за да се отърве от микропластмасите от планетата – но вместо да ги почистят, те работят по замяната им. Тази седмица в списание Nature Food, Обявяване на изобретението Новата зеленчукова спрей боя може да служи като екологична алтернатива на пластмасовата обвивка за храна. Техният казус показа, че спрей за влакна на базата на нишесте може да предпази от патогени и да предпази от щети при транспортиране, ако не и по-добре, отколкото настоящите опции за пластмасови опаковки.

„Мотото на химическата индустрия през последните 40 до 50 години е: Да направим химикали, нека направим неща, да ги поставим там и след това да почистим бъркотията 20 или 30 години по-късно“, каза Димокрито. „Това не е устойчив модел. Можем ли да произвеждаме по-безопасни дизайнерски материали? Можем ли да извлечем материали от хранителните отпадъци като част от кръговата икономика и да ги превърнем в полезни материали, които можем да използваме за справяне с този проблем?“

Това е изключителен плод в областта на нанотехнологиите, каза Димокрито, и тъй като изследванията на материалите се подобряват, многостранният подход за замяна на пластмасите в ежедневието ни и филтриране на микропластични остатъци от околната среда.

„Но има голяма разлика между изобретение и иновация“, каза Димокрито. „Изобретението е нещо, за което никой все още не се е сетил. Нали? Но иновацията е нещо, което ще промени живота на хората, защото го прави комерсиален и може да бъде разширен.“