生物混合微型机器人可以清除水环境中的微塑料和纳米塑料

过去几十年来，海洋、河流和地球上的其他水体污染日益严重，威胁着许多水生物种的生存。污染形式多种多样，包括所谓的微塑料和纳米塑料的泛滥。

顾名思义，微塑料和纳米塑料是塑料分解产生的有害微小颗粒。废物被排放到水中。这些颗粒被发现会破坏水生生态系统，例如，延缓生物的生长，减少它们的食物摄入量，并破坏鱼类的栖息地。

设计有效的技术来有效去除这些微小颗粒至关重要，因为它可以帮助保护濒危物种及其自然环境。这些技术应经过精心设计，以防止进一步污染和破坏；因此，它们应该基于环保材料。

捷克布尔诺理工大学和门德大学的研究人员最近开发出了一种生物混合微型机器人，可以清除塑料中的微塑料和纳米塑料。不会造成进一步污染。这些机器人在一篇论文中提出发布在先进功能材料， 整合尤其是藻类，使用对环境友好的材料来应对。

“我们研究小组的成员一直在研究使用多层 TiO₂论文合著者夏鹏告诉 Phys.org，“我们一直在研究如何开发微型机器人来捕获纳米塑料。最初提出的方法涉及加入贵金属，例如 Pt，以促进推进，从而导致微型机器人的成本上升和潜在危险。为了解决这个问题，我们一直在探索用更经济、更易于批量生产的替代品来替代昂贵的金属。”

研究人员最近一直在尝试为他们的机器人寻找更便宜、更环保的材料，以克服他们之前工作中遇到的挑战。彭教授特别开始探索使用藻类细胞的可能性，这种细胞可以很容易地被引入海洋环境而不会对海洋造成损害。

彭解释说：“我们创造的这种新机器人被称为磁性藻类机器人（MAR），由藻类和环保磁性纳米粒子组合而成。”

“这些机器人在外部磁场的影响下运行，从而能够精确控制它们的运动。MAR 的负表面电荷归因于藻类细胞表面存在 -COOH 基团。相反，选定的微/纳米塑料带有正表面电荷。这种正负相互作用促进了静电吸引，从而促进 MAR 对微/纳米塑料的有针对性的捕获和去除。”

研究人员发明的机器人结构独特，既无污染，又能响应外部施加的磁场。这可以使它们可持续地从水环境中回收纳米和微米级塑料颗粒。

彭和她的同事们对微型机器人进行了一系列测试，发现它们取得了显著的成果。事实上，它们可以进行高精度远程控制，清除水箱中的大部分微小塑料颗粒。

“我们的微型机器人表现出了卓越的清除效率，纳米塑料的成功率高达 92%，微塑料的成功率高达 70%”，彭说。“未来，它们可以成为一种有前途的工具，积极清除水体中的塑料污染，为环境修复工作做出贡献，并减轻塑料废物对水生生态系统的影响。”

未来，该研究团队开发的 MAR 可在海洋和其他水体中进行测试和部署，可能有助于清除有毒塑料残留物。值得注意的是，这些机器人采用价格实惠的材料和可扩展的制造工艺制造，因此它们可能是一种经济高效的技术，可以解决水生环境污染问题。

彭补充道：“我们的机器人可能会减少目前用于清除塑料垃圾的更资源密集和更昂贵的策略的需求。”

“进一步的研究可以集中于研究 MAR 与并评估对非目标生物的潜在影响对于了解其部署的环境影响至关重要。此外，我还想研究 MAR 如何补充或与其他技术集成，例如用于实时监测塑料浓度的传感器。”

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