Китайские ученые создали активируемого светом робота-рыбу длиной всего 15 миллиметров, который быстро «плавает», собирая и удаляя микропластик из окружающей среды, передает EurekAlert!. Подробно разработка описана в журнале Американского химического общества Nano Letters.
Поскольку микропластик может попасть в трещины и щели, его трудно удалить из водной среды. Одно из решений – использовать небольших, гибких и самоходных роботов, который могут добраться до этих загрязняющих веществ и удалять их. Но традиционные материалы, из которых делают мягких роботов, — это гидрогели и эластомеры, которые легко повредить в водной среде. Вместо них исследователи предлагают обратиться к перламутру, прочному и гибкому материалу, который 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, ученые использовали подобный тип градиентной структуры для создания прочного и гибкого материала для мягких роботов.
Исследователи связали молекулы β-циклодекстрина с сульфированным графеном, создав 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 миллиметров. Быстрое включение и выключение лазера ближнего инфракрасного излучения на хвосте рыбы заставляло ее взмахивать «плавником», толкая робота вперед.
Робот может в секунду преодолевать расстояние в 2,67 длины своего тела. Эта скорость выше, чем развивали другие мягкие плавающие роботы, и примерно такая же скорость, как у активного фитопланктона, движущегося в воде. Исследователи показали, что плавающий робот-рыба может многократно поглощать близлежащие частицы микропластика из полистирола и транспортировать их в другое место. Материал также может восстанавливаться после разреза, сохраняя при этом свою способность адсорбировать микропластик.
[Иллюстрация: ADAPTED FROM NANO LETTERS 2022, DOI: 10.1021/ACS.NANOLETT.2C01375]
