中国科学家首次尝试开发可吸附海洋微塑料的仿生机器鱼 _中国

中国科学家首次尝试开发可吸附海洋微塑料的仿生机器鱼（图片来源：Adapted from Nano Letters 2022, DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01375）
（）据环境资讯中心（姜唯编译；许祖菱审校）：四川大学的科学家尝试应用新材料，开发出一种小型的仿生机器鱼，它的身体柔软、灵活且可自行修复，能一边游动一边吸附海洋中的微塑料。
研究的主要作者之一、四川大学高分子研究所研究员王玉燕（Yuyan Wang ，音译）说：「用机器人准确收集和采样水体中的有害微塑料污染物是非常重要的工作⋯⋯据我们所知，这是首次将软体机器人（soft robot）应用在这个领域。」她的研究团队将新发明发表在《奈米通讯》（Nano Letters）期刊。
自走式机器鱼可在水中漂浮四处捕捉污染物
四川大学的研究人员提出一种在水中追踪污染物的创新解决方案──小型自走式机器鱼，它可以四处游动，捕捉自由悬浮的微塑料，被割伤或损坏时可自行修复。
这种机器鱼只有13公厘长，尾巴上有雷射光系统，可以每秒近30公厘的速度游泳和摆动，类似浮游生物在流动的水中漂浮的速度。
研究人员的灵感来源是蛤壳的内部覆盖物珍珠母。团队根据珍珠母的化学梯度，将分子分层，创造出一种类似珍珠母的材料。再用这种材料制成有弹性、可以灵活扭曲的仿生机器鱼，甚至可以拉动5公斤的重量。
关键在于，仿生鱼可以吸附附近自由漂浮的微塑料，因为微塑料中的有机染料、抗生素和重金属与仿生鱼具有很强的化学键和静电相互作用，可以附着在仿生鱼体表面，借此从水中收集和清除微塑料。「机器鱼收集水中的微塑料后，研究人员可以进一步分析其中成分和生理毒性，」王玉燕说。
奈米技术领域打开一扇门或成塑料时代的解毒剂
此外，专门开发自愈材料的王玉燕说，这种新材料似乎还具有再生能力。因此，机器鱼可以自愈至89%，而且即使受到部分损坏或割伤也能继续吸附微塑料──如果要在浪潮汹涌的水域中寻找污染物，就会面对这种情况。
王玉燕强调，这只是一个概念验证，还需要许多的研究，尤其是在现实世界中如何部署。例如，仿生机器鱼目前只能在水面上工作，因此王玉燕的团队将研究功能更复杂的机器鱼，好应用在水下更深处。不过，王玉燕说，这种仿生设计可以为其他类似计画提供一个启动平台。「我认为奈米技术在污染物的微量吸附、收集和检测方面大有可为，可以提高介入的效果，同时降低运作成本。」
美国罗格斯大学（Rutgers University）奈米科学与先进材料研究中心主任菲利普．德摩克里托（Philip Demokritou）没有参与这项研究，但他说，奈米技术的确将成为对抗微塑料最重要的主力之一。
德摩克里托的实验室同样专注于运用奈米技术解决微塑料问题。近日他在《自然》的子刊《自然食物》（Nature Food）发表一种新的植物性喷涂层，可以当作塑料食品包装的环保替代品。他们的案例研究显示，这种以淀粉纤维制成的喷雾剂可以抵御病原体并防止运输过程损坏，比目前的塑料包装更佳。
「过去40到50年，化学工业的座右铭是：制造化学品、制造材料，20或30年后再来清理烂摊子⋯⋯这不是个永续的模式。我们可以合成出更安全的材料吗？我们能否从食品垃圾中提取材料，变成可以用来解决这个问题的有用材料，形成循环经济？」德摩克里托说。
德摩克里托表示，这在奈米技术领域来说是容易实现的成果，随着对材料的研究愈来愈进步，日常生活中替代塑料和过滤掉塑料的各种方法也会愈来愈好。
参考资料：《卫报》（2022年6月22日）， Scientists unveil bionic robo-fish to remove microplastics from seas
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