使用微型机器人保持海洋清洁

研究人员找到了一种保持世界水道清洁的有效方法。 根据一项研究， 本周发表在《ACS Nano》上的一篇文章解释了微型机器人如何减少水环境中的塑料污染。这些磁力驱动的设备为市场提供了一种可持续且可重复使用的选择。以下是您需要了解的关于研究人员如何利用微型机器人对抗污染的所有信息。

微塑料造成问题

微塑料是世界面临的一个主要问题。随着塑料产品分解，这些微小颗粒会随着时间的推移而形成。微塑料的尺寸为 -5 微米，这使得它们很难从水生环境中收集。遗憾的是，如果不加以处理，这些微小的塑料颗粒会带来生态和健康风险。

食物链

微塑料的一个主要问题是它们会被鱼类和其他海洋生物消耗。这些颗粒被吃掉，从而将微塑料引入食物链。可悲的是，这个循环并没有结束；即使微塑料被人类食用后，它们也会重新回到环境中。

粪便样本已证实，微塑料已经严重污染了环境，现在已经成为你身体的一部分。 根据一项研究， 研究发现，平均每个人每年吃掉 50 万个塑料颗粒。如今，这些有害颗粒几乎存在于生活的各个方面，因此建立减排系统至关重要。

菌

微塑料不利于大脑发育并导致其他疾病。这些微小的塑料颗粒会吸引藻类和细菌的生长。如果长时间食用或吸入这些物种，就会产生病原体并导致疾病。具体来说，研究已将呼吸系统和心血管疾病与空气、土壤和水中的微塑料联系起来。因此，强烈要求减少其对环境和健康的影响。

微型机器人

微型机器人是一种微型机器，通常包含一个可以使用电力、化学或磁力激活的移动组件。这些微型机器人有许多应用，从医疗保健到安全保障。在这种情况下，研究人员试图创建一个可以根据电流进行控制的磁力驱动和控制群。

来源 – ACS NANO

他们发明了一种2.8微米的磁控微型机器人。微型机器人的主体延伸出带有带正电磁性粒子的聚合物螯合剂链。这种结构使得机械臂和机器人能够通过磁铁进行收集和控制。具体来说，研究人员利用了经胺改性的Dynabeads，并用含羧基的配体聚(N-[3-(二甲氨基)丙基]甲基丙烯酰胺)进行功能化。

群体增强性能

这些机器人体型微小，无法单独完成大多数任务。然而，这些系统利用群体协作来有效地完成复杂任务。如同自然界一样，群体协作能够提高效率，并确保单点故障不会阻碍必要任务的完成。因此，微型机器人是人类模仿自然的另一个例子。

在这种情况下，当施加磁场时，磁力线可以组织起来。一旦组合在一起，磁场就可以用来协调蜂群作为一个整体的运动。这种运动可以收集微塑料和细菌，而不会留下额外的废物。

实验与测试

研究人员开始在水净化任务中测试他们的磁控聚合物微型机器人群，以衡量其有效性和可靠性。他们发现，当这些微型机器自组织成旋转平面时，可以以最小的功率需求从水中去除大量污染物。

他们的测试从创建一个人为污染的环境开始。研究人员通过将微小的 1 微米宽的荧光聚苯乙烯珠引入测试水中来完成这项任务。然后，研究人员将细菌引入到这个方程中。他们使用了常见的引起肺炎的细菌，称为铜绿假单胞菌，以确保使用真实世界的例子。

添加微型机器人

将微型机器人添加到测试环境中，并向该组施加磁场。值得注意的是，磁场保持旋转30分钟。此外，它每 10 秒就会关闭一次。电场使微型机器人浓度达到每毫米 7.5 毫克，这被证明是清理任务的理想选择。

控制微型机器人群

研究人员发现，他们通过磁增强获得了对设备的显着控制。他们调整了蜂群的方向、速度、大小和厚度。此外，他们还能够协调编队来增强推进或分类等特定任务。

清理结果

密集的菌群在第一次运行时捕获了 80% 的细菌和微塑料污染物。值得注意的是，从水中提取后，收集到的污染物仍然附着在微型机器人上。然后将超声波施加到溶液中的微型机器人上，使它们能够安全地释放封闭单元中的微塑料和细菌。

净化过程包括在进行紫外线处理之前使用超声波浴杀死细菌。这些步骤共同消除了机器人中 99% 的细菌，使它们能够再次安全地重复使用。值得注意的是，这种清洁团意味着机器人可以重复使用，而结果只会略有下降。

研究人员

该项目背后的研究团队由 Martin Pumera 领导。作为其战略的一部分，该团队必须创建新的制造、运动分析和应用方法。他们的研究证明了他们的论文，并为未来更复杂的流程和功能打开了大门。

潜在用例

人们对可重复使用的水过滤系统有着强烈的需求，该系统能够提供一致的结果。获取、过滤和输送洁净水已成为生活的一个重要方面。以下是未来微型机器人过滤系统的一些潜在用例场景。

水处理

小型机器是清理水系统的理想选择。它们可以轻松引入并轻松收集。值得注意的是，当前的水净化系统缺乏必要的性能，并且依赖于不可持续的机械或化学系统。值得注意的是，微型机器人不会留下残留物，这使它们成为更好的选择。

海洋清理

海洋中央存在着一座数英里宽的漂浮垃圾岛，并且还在不断扩大。这种可怕的生态状况只是塑料垃圾造成的众多问题之一。这些地点的微塑料继续危害环境，进而导致健康风险。

来源——美联社：J。拉弗斯

微型机器人清洁解决方案可以引入这些危险区域，并在无需人工干预的情况下开始清洁过程。此外，这些系统可以扩展以满足未来的需求，并与其他技术（例如吃塑料的微生物）相结合，在收集废物后消除废物。

医疗保健

微型机器人可以帮助制造低成本药物和其他救生系统。从短期来看，这些设备可以帮助在需要时提供清洁的水解决方案。这些机器人很快就会在医院中普及，它们可以用作额外的过滤系统，以确保更高质量的结果。

也可能会有大量初创公司利用这项技术来推动家庭净水市场。水质是全球关注的问题，这项技术提供了最清洁的解决方案之一。

建筑与制造

磁控机器人未来可用于建造更坚固的建筑物和产品。例如，当施加磁力时，这些装置可以帮助车辆面板恢复到预设状态。因此，有一天它们可以用来将喷气式飞机、火箭、船只、汽车甚至摩天大楼上的高压区域连接在一起。

使用微型机器人的好处

微型机器人给这个方程带来了很多好处。其一，它们可以轻松制造、部署、管理和收集。这些设备还可以集成传感器，这有助于提供有价值的数据，可用于显着增强抗污染工作。

可重复使用的微型机器人

这项研究最大的突破之一是重用机器人的能力。每个周期都会有轻微的性能损失。然而，这是性能上的一个小损失，群体行为有助于弥补。此外，较低的运营成本意味着任何人有一天都可以创建大规模集群来提高各行业的效率。

控制释放

这一技术的另一个巨大优势是能够控制毒素的释放。一直以来，想要找到既能净化水生环境又能过滤有害物质且不留下化学残留的方法，都是非常困难的。而这种方法则彻底消除了化学物质的使用，使其更加安全，也更具可持续性。

磁能

使用磁能来组织和操作这些微型机器人又增加了一层好处。磁力交互不需要机器人有电池。因此，工程师们减少了尺寸、重量和其他因素。

可以从这些发展中受益的公司

许多行业都可以从水清洁微型机器人中受益。环境需要微塑料去除解决方案。此外，医疗保健和净化服务可以利用这项技术来改进他们的产品。以下是一些未来有可能从这些进步中获益的公司。

银杏生物工程控股有限公司

(DNA )

Ginkgo Bioworks Inc.是一家专门从事有机解决方案的生物技术公司。该公司提供有用的工业生物技术服务，可降低成本并提高效率。值得注意的是，该公司由 5 名麻省理工学院毕业生创建，目前由 Jason Kelly 担任首席执行官。如今，Ginkgo Bioworks Holdings 已成为市场上的知名品牌。

银杏生物工程公司（Ginkgo Bioworks）取得了显著增长。2022年，该公司收购了拜耳生物制剂研发中心，并建立了战略合作伙伴关系。过去一年，该公司股价跟随市场其他公司略有下跌。然而，银杏生物工程控股公司的市场定位和先进的专有解决方案使其成为任何投资组合中的强有力补充。

伊米纳科技公司

Imina Technologies 专注于机器人平台研发。这家研发和制造公司拥有多款可实现微纳米级交互的产品。其旗舰产品 miBot 是全球市面上最紧凑的四自由度机器人。

机器人的无束缚设计使其成为自由扫描微观表面的理想选择。机器人能够自然地适应不断变化的环境。此外，它还使用磁性镜头来生成可在多种应用中使用的高分辨率图像。该机器人有一天可以用于监控微型机器人的进度等。

微型机器人的未来

随着人工智能和其他技术发挥越来越大的作用并推动创新，微型机器人的未来一片光明。未来，纳米和微型机器人将成为日常生活的一部分。这些小工人可以完成安全扫描、维修、维护等任务。

纳米技术正在兴起，自供电设备的引入为新的用例打开了大门。如今有一些微型机器人可以通过静电或其他现成的选项自行供电。这些发展使得使用微型机器人在新的有利位置帮助对抗细菌成为可能。因此，微型机器人领域值得关注。

微型机器人可以拯救生命

这一发展有可能在未来几年拯救海洋内外数百万人的生命。解决污染问题并不是一个简单的反应。相反，世界需要考虑所有可用的选项，并将有意义的选项结合起来。微型机器人净水系统具有独特的优势，值得探索。

将这些努力与可持续能源和减少污染相结合是成功的关键。总之，这种多方面的方法可能是扭转污染局面所需要的。目前，研究人员正在夜以继日地寻找解决方案。

更清洁的海洋对每个人都更好

出于多种原因，使用微型机器人来对抗纳米级的污染是有意义的。其一，它们的大小适合完成工作。这些微观单元在群体中工作时可以做很多事情，当与人工智能、区块链和物联网等其他技术结合使用时，结果可以在全球范围内轻松追踪。由于这些原因以及更多原因，该项目具有很大的潜力。

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