如果你把機器人放入水生環(huán)境中,并且不打算回收,那么這個機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一步的進展,他們發(fā)明了一種小型機器人,在完成任務(wù)后,魚兒可以吃掉它們。
機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)看到了許多實驗性的“微型機器人”,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,這些微型廉價的設(shè)備就會被丟棄??紤]到這一點,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)了新型水上機器人。每個摩托艇形狀的機器人長約5厘米(2英寸),平均重1.43克,每秒可移動半到三倍身長。
哦,是的,它們是用魚食制成的。
在迄今為止進行的概念驗證測試中,機器人可以在表面移動幾分鐘,然后耗盡燃料
更具體地說,它們的機身由商業(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。
每個機器人身體的中心都有一個腔室,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,并連接到一個充滿丙二醇的微流體儲液器,該儲液器構(gòu)成了機器人身體的頂層。
一旦機器人被放置在水面上,水就會逐漸穿過半透性塞子。當(dāng)水與容器中的粉末混合時,會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳氣體。二氧化碳氣體膨脹進入儲液器,將乙二醇從機器人后端的一個孔中擠出。
這種現(xiàn)象被稱為馬蘭戈尼效應(yīng)(Marangoni effect),噴出的乙二醇會降低周圍水的表面張力,從而推動機器人向前——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。
那么這些機器人究竟可以如何利用呢?可以將一批這樣的機器人放置在池塘、湖泊或其他水體的表面。當(dāng)它們在水面上隨機爬行時,機載傳感器會收集水溫、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器人那里獲取。
最終,它們的船體會浸滿水,變得柔軟,開始下沉。到那時,魚或其他動物就會吃掉它們。事實上,這些機器人的另一個可能用途是在養(yǎng)魚場分發(fā)藥物飼料。
即使不被食用,機器人的所有部件仍會生物降解。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,而這為人類和動物的健康開辟了無限可能?!?/span>