Крошечный робот в форме рыбы «плавает», собирая микропластик

Микропластик встречается почти повсюду на Земле и может нанести вред животным, если его проглотить. Но такие крошечные частицы трудно удалить из окружающей среды, особенно когда они оседают в укромных уголках и трещинах на дне водоемов. Теперь исследователи из ACS’ Нано буквы создали активируемого светом робота-рыбу, который быстро «плавает», собирая и удаляя микропластик из окружающей среды.


Поскольку микропластик может попасть в трещины и щели, его трудно удалить из водной среды. Одним из предложенных решений является использование небольших, гибких и самоходных роботов для достижения этих загрязняющих веществ и их очистки. Но традиционные материалы, используемые для мягких роботов, — это гидрогели и эластомеры, которые легко повредить в водной среде. Другой материал, называемый перламутром, также известный как перламутр, является прочным и гибким и находится на внутренней поверхности раковин моллюсков. Слои перламутра имеют микроскопический градиент, идущий от одной стороны с большим количеством минерально-полимерных композитов карбоната кальция к другой стороне с наполнителем в основном из белков шелка. Вдохновленные этим природным веществом, Синьсин Чжан и его коллеги решили попробовать подобный тип градиентной структуры для создания прочного и гибкого материала для мягких роботов.

Исследователи связали β-молекулы циклодекстрина в сульфированный графен, создавая композитные нанолисты. Затем растворы нанолистов с различной концентрацией вводили в смеси полиуретановых латексов. Метод послойной сборки создал упорядоченный градиент концентрации нанокомпозитов в материале, из которого команда сформировала крошечного робота-рыбу длиной 15 мм. Быстрое включение и выключение лазера ближнего инфракрасного излучения на хвосте рыбы заставляло ее взмахивать крыльями, толкая робота вперед. Робот может двигаться со скоростью 2,67 длины тела в секунду — скорость, которая выше, чем сообщалось ранее для других мягких плавающих роботов, и примерно такая же скорость, как у активного фитопланктона, движущегося в воде. Исследователи показали, что плавающий робот-рыба может многократно поглощать близлежащие микропластики из полистирола и транспортировать их в другое место. Материал также может восстанавливаться после разреза, сохраняя при этом свою способность адсорбировать микропластик. Исследователи говорят, что из-за долговечности и скорости робота-рыбы его можно использовать для мониторинга микропластика и других загрязняющих веществ в суровых водных средах.

Авторы выражают признательность за финансирование из гранта Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая, грантов Национального фонда естественных наук Китая и Фонда естествознания провинции Сычуань для выдающихся молодых ученых.