科研資訊 中國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出魚(yú)形機(jī)器人可用于收集微塑料

四川大學(xué)高分子材料工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張新星教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種集成化的軟體機(jī)器人——由光驅(qū)動(dòng)的機(jī)器魚(yú)，它能快速“游動(dòng)”，撿起并清除微塑料。這種機(jī)器魚(yú)打破了軟體機(jī)器人功能執(zhí)行和快速運(yùn)動(dòng)的相互排斥性，實(shí)現(xiàn)了更高程度的集成化與智能化。不僅如此，這種材料在切割后還能自我愈合。2022年6月22日，相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《納米快報(bào)》上。

研究團(tuán)隊(duì)從珍珠母貝（也稱為珍珠層）這一天然材料的微觀梯度中受到啟發(fā)，仿制出了一種類似的梯度結(jié)構(gòu)，為軟體機(jī)器人創(chuàng)造出一種耐用可彎曲，并且可自動(dòng)愈合的材料。

通過(guò)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)用這種新材料制成了一個(gè)15毫米（約半英寸）長(zhǎng)的微型機(jī)器魚(yú)，使其既能快速游動(dòng)又能吸附微塑料，打破了軟體機(jī)器人功能執(zhí)行與快速驅(qū)動(dòng)的互斥性。

長(zhǎng)期的可靠性是軟體機(jī)器人在復(fù)雜條件下實(shí)際應(yīng)用的先決條件。在實(shí)際操作中，材料的斷裂極易引發(fā)重大的安全事故，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，如果材料可以像人體一樣能感知斷裂，并能夠及時(shí)進(jìn)行阻止，進(jìn)行“自我療愈”，就能大大延長(zhǎng)材料的服役壽命。

在自然光等清潔能源的驅(qū)動(dòng)下，這種新的梯度結(jié)構(gòu)還使得“魚(yú)身”膨脹不均勻，以此推動(dòng)前進(jìn)，機(jī)器魚(yú)得以在水面暢快游行，并且能吸附微塑料，實(shí)現(xiàn)海洋環(huán)境的凈化。

這種機(jī)器魚(yú)可以每秒移動(dòng)2.67個(gè)身長(zhǎng)——這一速度比之前報(bào)道的其他軟游泳機(jī)器人速度更快，與活躍的浮游生物在水中移動(dòng)的速度大致相同。

當(dāng)前開(kāi)發(fā)出的軟機(jī)器人僅集成了水面微塑料定向收集功能，研究團(tuán)隊(duì)正嘗試引入熒光發(fā)光基團(tuán)，通過(guò)熒光基團(tuán)對(duì)不同污染物的熒光響應(yīng)性，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)能夠在水下在線檢測(cè)微塑料污染物的新材料。張新星教授認(rèn)為，隨著研究深入，這種可愈合的新興材料還將指導(dǎo)開(kāi)發(fā)其他的功能，在太陽(yáng)能發(fā)電、化學(xué)反應(yīng)催化、生物醫(yī)藥、航空航天等領(lǐng)域展現(xiàn)出潛在的應(yīng)用價(jià)值。