微塑料这一概念早在2004年由英国普利茅斯大学的Richard Thompson在《Science》上发表文章时首次提出。随后,由于其在海洋环境中的广泛存在以及对生物产生的各种确定的以及不确定的危害,得到了各界的广泛关注。
人类对环境投之以塑料废弃物,环境报之以微塑料。如今,环境中的微塑料早已渗透到我们的食物、空气和水里,但想把它们从环境中清除却是一件非常困难的事情,特别是一旦沉积在江河湖海的底部和缝隙中。
2022年6月22,发表在《Nano Letters》上的一项新研究中,来自四川大学高分子材料工程国家重点实验室张新星教授团队开发了一种机器鱼,它可以摆动身体,拍打“鱼鳍”地四处游动去吸食水中的微塑料;而且,它在被割伤后还能 "自愈"并继续保持吸附微塑料的能力。这一发明有望为地球的塑料危机带来曙光。
机器鱼的设计灵感来自珍珠母贝。它从鼻子到尾巴只有不到1.3厘米。尾部快速打开和关闭的近红外激光会推动它前进。
通常,用于软体机器人的传统材料是水凝胶和弹性体,在水中很容易损坏;而存在于蛤壳内的珍珠母贝坚固而有弹性,由具有微观梯度的层组成。
在这项研究中,该团队开发了类似珍珠贝母的结构,为机器鱼制作耐用和可弯曲的材料。他们用包括石墨烯在内的化学混合物制成纳米片,并通过逐层组装的方法形成有序的浓度梯度,就像珍珠母一样。然后,研究人员用这种新材料制成了机器鱼。
在实验中,机器鱼被证明其最大游泳速度为每秒2.67个体长,创造了软体海洋机器人的移动纪录,达到了与活跃的浮游植物相同的速度,在不受束缚的状态下反复吸附附近的聚苯乙烯(PS)微塑料,并将它们运送到指定地方。
令人难以置信的是,机器鱼在被割伤后还能 "自愈",并且仍能保持拾取微塑料的能力。这种耐用性和速度使其成为在恶劣的水生环境中监测微塑料和其他污染物的理想选择。
研究人员在论文中写道:"这项研究打破了功能执行和快速运动的相互排斥性。我们预计这个纳米结构设计将为其他需要多功能集成的机器人提供一个有效的扩展路径。”
论文链接:
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01375