Könnte ein winziger Roboterfisch die Antwort auf die Mikroplastikkrise des Planeten sein?


SICHHUAN, China — Wissenschaftler in China haben einen Roboterfisch entwickelt, der herumschwimmt und Mikroplastik aus dem Wasser aufsaugt. Die winzige Maschine „wackelt“ mit ihrem Körper und „schlägt“ mit ihren Flossen, genau wie die echte Maschine.

Der Fischroboter misst von der Nase bis zum Schwanz nur einen halben Zoll. Das schnelle Ein- und Ausschalten eines Nahinfrarotlichtlasers am Heck treibt ihn vorwärts. Es wurde von Perlmuttmuscheln inspiriert und könnte helfen, den Planeten zu retten.

In Experimenten bewegte sich der Roboter fast drei Körperlängen pro Sekunde – ein Rekord für weiche Meeresroboter. Es erreichte die gleiche Geschwindigkeit wie aktives Phytoplankton. Das ungebundene Gerät adsorbierte wiederholt in der Nähe Mikroplastik aus Polystyrol und transportierte sie woanders hin.

Unglaublicherweise kann sich das Gerät auch selbst „heilen“, nachdem es geschnitten wurde, und behält dennoch seine Fähigkeit, die Trümmer aufzunehmen. Seine Haltbarkeit und Geschwindigkeit machen es ideal für die Überwachung von Mikroplastik und anderen Schadstoffen in rauen aquatischen Umgebungen.

„Der Proof-of-Concept-Roboter betont nachweislich seine maximale Schwimmgeschwindigkeit von 2,67 Körperlängen pro Sekunde, deren Geschwindigkeit mit der von Plankton vergleichbar ist, was die Leistung der meisten künstlichen Weichroboter darstellt“, schreiben die Autoren in ihrem Artikel. „Außerdem kann der Roboter Schadstoffe stabil aufnehmen und auch bei Beschädigung seine Robustheit und Funktionalität wiedererlangen.“

Mikroplastik sind fast überall zu finden auf der Erde und kann bei Einnahme für Tiere schädlich sein. Sie sind notorisch schwer aus der Umgebung zu entfernen, besonders wenn sie sich in Ecken und Winkeln am Boden angesiedelt haben Flüsse, Bäche, Seen oder Ozeane.

Könnte dieser lichtaktivierte Roboterfisch der Schlüssel zu gesünderen Gewässern sein?

Traditionelle Materialien für weiche Roboter sind Hydrogele und Elastomere, die im Wasser leicht beschädigt werden können. Aber Perlmutt, auch als Perlmutt bekannt, ist stark und flexibel. Es befindet sich auf der Innenseite von Muschelschalen. Es besteht aus Schichten mit einem mikroskopischen Gradienten – eine Seite mit vielen Calciumcarbonat-Verbundstoffen und die andere mit einem Seidenprotein-Füllstoff.

Die Wissenschaftler entwickelten eine ähnliche Struktur, um das haltbare und biegsame Material für ihre Fische herzustellen. Sie stellten zunächst Nanoblätter aus einem Cocktail von Chemikalien her Graphen, das härteste Material der Erde. Lösungen wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen in Polyurethan-Latex-Mischungen eingearbeitet.

Ein schichtweises Montageverfahren bildete einen geordneten Konzentrationsgradienten, genau wie bei Perlmutt. Das chinesische Team bildete den Roboter aus dem neuen Material.

„Diese Studie bricht die gegenseitige Ausschließlichkeit von funktionaler Ausführung und schnellen Fortbewegungen“, schreiben die Autoren. „Wir gehen davon aus, dass unser nanostrukturelles Design einen effektiven erweiterten Weg zu anderen integrierten Robotern bieten wird, die eine multifunktionale Integration erfordern.“

Der Roboter wird in der Zeitschrift der American Chemical Society beschrieben Nano-Buchstaben.

Mark Waghorn, Autor des South West News Service, hat zu diesem Bericht beigetragen.

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