如果你把機(jī)器人放入水生環(huán)境中,并且不打算回收,那么這個(gè)機(jī)器人最好是可生物降解的。瑞士科學(xué)家在這方面取得了更進(jìn)一步的進(jìn)展,他們發(fā)明了一種小型機(jī)器人,在完成任務(wù)后,魚兒可以吃掉它們。

機(jī)器人的身體由模制和冷凍干燥的商業(yè)魚飼料以及其他可生物降解的材料制成
我們已經(jīng)看到了許多實(shí)驗(yàn)性的“微型機(jī)器人”,它們可以配備傳感器和其他電子設(shè)備,然后被放生到荒野中漫游,同時(shí)記錄和/或傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)。
大多數(shù)情況下,人們的想法是,當(dāng)它們完成使命后,這些微型廉價(jià)的設(shè)備就會(huì)被丟棄。考慮到這一點(diǎn),它們的主體通常主要由可生物降解的材料制成。即便如此,不可生物降解的塑料和有毒化學(xué)物質(zhì)仍然經(jīng)常出現(xiàn)在它們的制造過程中。
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)的達(dá)里奧·弗洛雷亞諾(Dario Floreano)教授、博士生張姝航及其同事致力于改變這一現(xiàn)狀,他們研發(fā)了新型水上機(jī)器人。每個(gè)摩托艇形狀的機(jī)器人長約5厘米(2英寸),平均重1.43克,每秒可移動(dòng)半到三倍身長。
哦,是的,它們是用魚食制成的。
在迄今為止進(jìn)行的概念驗(yàn)證測(cè)試中,機(jī)器人可以在表面移動(dòng)幾分鐘,然后耗盡燃料
更具體地說,它們的機(jī)身由商業(yè)魚飼料顆粒制成,這些顆粒被磨成粉末,與生物聚合物粘合劑混合,倒入船形模具中,然后冷凍干燥。
每個(gè)機(jī)器人身體的中心都有一個(gè)腔室,里面裝滿了檸檬酸和碳酸氫鈉(又稱小蘇打)的無毒粉末混合物。該腔室用船體底部的凝膠塞密封,并連接到一個(gè)充滿丙二醇的微流體儲(chǔ)液器,該儲(chǔ)液器構(gòu)成了機(jī)器人身體的頂層。
一旦機(jī)器人被放置在水面上,水就會(huì)逐漸穿過半透性塞子。當(dāng)水與容器中的粉末混合時(shí),會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。二氧化碳?xì)怏w膨脹進(jìn)入儲(chǔ)液器,將乙二醇從機(jī)器人后端的一個(gè)孔中擠出。
這種現(xiàn)象被稱為馬蘭戈尼效應(yīng)(Marangoni effect),噴出的乙二醇會(huì)降低周圍水的表面張力,從而推動(dòng)機(jī)器人向前——水黽等水生昆蟲也利用了同樣的效應(yīng)。更重要的是,乙二醇無毒。
那么這些機(jī)器人究竟可以如何利用呢?可以將一批這樣的機(jī)器人放置在池塘、湖泊或其他水體的表面。當(dāng)它們?cè)谒嫔想S機(jī)爬行時(shí),機(jī)載傳感器會(huì)收集水溫、pH 值和污染物含量等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以通過無線方式傳輸,也可以從一些可回收的機(jī)器人那里獲取。
最終,它們的船體會(huì)浸滿水,變得柔軟,開始下沉。到那時(shí),魚或其他動(dòng)物就會(huì)吃掉它們。事實(shí)上,這些機(jī)器人的另一個(gè)可能用途是在養(yǎng)魚場(chǎng)分發(fā)藥物飼料。
即使不被食用,機(jī)器人的所有部件仍會(huì)生物降解。毋庸置疑,現(xiàn)在的一大挑戰(zhàn)在于生產(chǎn)同樣可生物降解,甚至可食用的傳感器和其他電子設(shè)備。
弗洛雷諾說:“用可生物降解材料替代電子垃圾是深入研究的主題,但具有針對(duì)性營養(yǎng)成分和功能的可食用材料卻很少被考慮,而這為人類和動(dòng)物的健康開辟了無限可能。”







