ماهی نانویی به کمک پاکسازی رودخانه‌ها می‌آید

با الهام از طبیعت و به کارگیری نانومواد، پژوهشگران رباتی به شکل ماهی ساختند که در اثر تابش نور می‌تواند شنا کرده و میکروپلاستیک‌ها را جمع‌آوری کند.

کد خبر: ۱۰۱۸۲۵۳

دوشنبه - ۰۶ تير ۱۴۰۱ / June 27, 2022

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با الهام از طبیعت و به کارگیری نانومواد، پژوهشگران رباتی به شکل ماهی ساختند که در اثر تابش نور می‌تواند شنا کرده و میکروپلاستیک‌ها را جمع‌آوری کند.

میکروپلاستیک‌ها تقریباً در همه جای زمین یافت می‌شوند و در صورت بلعیده شدن می‌توانند برای جانداران مضر باشند. اما حذف چنین ذرات ریزی از محیط کار سختی است، به خصوص زمانی که در کنار و گوشه‌ها و برآمدگی‌ها در انتهای آبراه‌ها ته نشین می‌شوند. به تازگی محققان نشان دادند که یک ربات ماهی فعال شده با نور می‌تواند به سرعت در اطراف شنا می‌کند و میکروپلاستیک‌ها را از محیط بیرون برد.

از آنجایی که میکروپلاستیک‌ها می‌توانند در شکاف‌ها گیر بی‌افتند، جدا کردن آن‌ها از محیط‌های آبی دشوار بوده است. یکی از راه‌حل‌های ارائه شده استفاده از ربات‌های کوچک، انعطاف‌پذیر و خودتامین‌کننده برای رسیدن به این آلاینده‌ها و پاکسازی آن‌ها است. اما مواد رایج مورد استفاده برای ربات‌های نرم، هیدروژل و الاستومر هستند که به راحتی در محیط‌های آبی آسیب می‌بینند. ماده دیگری، که به نام ناکر نیز شناخته می‌شود، محکم و انعطاف‌پذیر بوده و در سطح داخلی صدف‌ها یافت می‌شود. لایه‌های ناکر دارای یک گرادیان میکروسکوپی هستند، از یک طرف دارای مقدار زیادی کامپوزیت معدنی کربنات کلسیم-پلیمر بوده که با رفتن به طرف دیگر عمدتاً یک پرکننده پروتئین ابریشم ساختار آن را تشکیل می‌دهند. شین شینگ ژانگ و همکارانش با الهام از این ماده طبیعی می‌خواستند نوع مشابهی از ساختار گرادیان را امتحان کنند تا ماده‌ای بادوام و قابل خم شدن برای روبات‌های نرم ایجاد کنند.

محققان مولکول‌های بتا سیکلودکسترین را به گرافن سولفونه‌شده مرتبط کردند و نانوصفحات مرکب ایجاد کردند. سپس محلول‌های نانوصفحات با غلظت‌های مختلف در مخلوط‌های لاتکس پلی‌اورتان ادغام شدند. یک روش مونتاژ لایه به لایه، گرادیان غلظتی منظم از نانوکامپوزیت‌ها را ایجاد کرد که از این گروه تحقیقاتی با استفاده از این ساختار یک ربات ماهی کوچک به طول ۱۵ میلی‌متر تشکیل داد. روشن و خاموش کردن سریع لیزر نور مادون قرمز نزدیک در دم ماهی باعث شد تا دم ماهی بال بزند و ربات را به جلو سوق دهد. این ربات می‌تواند ۲٫۶۷ طول بدن در ثانیه حرکت کند، سرعتی که سریع‌تر از آنچه قبلاً برای سایر ربات‌های شناگر نرم گزارش شده بود و تقریباً سرعت فیتوپلانکتون فعال در آب است. محققان نشان دادند که ربات ماهی شناگر می‌تواند به طور مکرر میکروپلاستیک‌های پلی استایرن مجاور را جذب کند و آن‌ها را به جای دیگر منتقل کند. این ماده همچنین می‌تواند پس از برش خود را ترمیم کند و همچنان توانایی خود را برای جذب میکروپلاستیک حفظ کند.

به دلیل دوام و سرعت ربات ماهی، محققان می‌گویند که می‌توان از آن برای نظارت بر میکروپلاستیک‌ها و سایر آلاینده‌ها در محیط‌های آبی خشن استفاده کرد.