科研資訊 中國科學家開發出魚形機器人可用于收集微塑料

四川大學高分子材料工程國家重點實驗室張新星教授團隊開發出了一種集成化的軟體機器人——由光驅動的機器魚，它能快速“游動”，撿起并清除微塑料。這種機器魚打破了軟體機器人功能執行和快速運動的相互排斥性，實現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，相關成果發表在國際學術期刊《納米快報》上。

研究團隊從珍珠母貝（也稱為珍珠層）這一天然材料的微觀梯度中受到啟發，仿制出了一種類似的梯度結構，為軟體機器人創造出一種耐用可彎曲，并且可自動愈合的材料。

通過結構的改進設計，研究團隊用這種新材料制成了一個15毫米（約半英寸）長的微型機器魚，使其既能快速游動又能吸附微塑料，打破了軟體機器人功能執行與快速驅動的互斥性。

長期的可靠性是軟體機器人在復雜條件下實際應用的先決條件。在實際操作中，材料的斷裂極易引發重大的安全事故，研究團隊發現，如果材料可以像人體一樣能感知斷裂，并能夠及時進行阻止，進行“自我療愈”，就能大大延長材料的服役壽命。

在自然光等清潔能源的驅動下，這種新的梯度結構還使得“魚身”膨脹不均勻，以此推動前進，機器魚得以在水面暢快游行，并且能吸附微塑料，實現海洋環境的凈化。

這種機器魚可以每秒移動2.67個身長——這一速度比之前報道的其他軟游泳機器人速度更快，與活躍的浮游生物在水中移動的速度大致相同。

當前開發出的軟機器人僅集成了水面微塑料定向收集功能，研究團隊正嘗試引入熒光發光基團，通過熒光基團對不同污染物的熒光響應性，進一步開發能夠在水下在線檢測微塑料污染物的新材料。張新星教授認為，隨著研究深入，這種可愈合的新興材料還將指導開發其他的功能，在太陽能發電、化學反應催化、生物醫藥、航空航天等領域展現出潛在的應用價值。