洛桑联邦理工学院(EPFL)科学家研发的船形可食用机器人,通过生物降解燃料与表面张力协同作用实现水面自主运动。这项基于马兰戈尼效应的创新技术,为替代传统含人工聚合物和电子元件的环境监测设备提供了安全且富含营养的解决方案。
该机器人利用水生昆虫的推进原理:微型可拆卸反应腔内,柠檬酸与碳酸氢钠发生化学反应产生二氧化碳,气体进入燃料通道迫使丙二醇燃料喷出。喷射导致的局部水面张力骤降形成推力,使机器人持续运动数分钟。所有组件(包括燃料)均符合生物降解标准,其中丙二醇更是护肤品常见成分。
EPFL博士生张树航(音)表示:“微型游泳机器人在自然环境中部署常受限于塑料、电池等材料带来的生态风险,我们通过全生物降解可食用组件解决了这一问题。”该成果近期发表于《自然·通讯》。
生物启发运动机制:
机器人外壳采用蛋白质含量比市售鱼饲料高30%、脂肪含量低8%的特制鱼食强化,5厘米长的结构既保证刚性,又可在服役周期结束后成为水生生物的养分。团队设想通过大规模部署配备生物降解传感器的机器人集群,采集水体pH值、温度、污染物及微生物等数据,并通过远程传感或回收读取。
为实现水面扩散,研究人员通过燃料通道非对称设计制造出“左转”与“右转”两种变体。其拟随机运动模式模拟昆虫行为,适合向鱼类输送营养或药物。团队推测此类机器人可能促进水生宠物认知发展,但需后续研究验证。
可食用机器人前沿:
这是EPFL智能系统实验室在可食用机器人领域的最新突破。该实验室已发表多项相关成果,包括可食用软体执行器(兼具食物操作与宠物饲料功能)、用于可食用计算的流体电路、监测作物生长的可食用导电油墨等。实验室主任Dario Floreano主导的RoboFood联盟(2021年启动,获欧盟350万欧元资助)近期还发布了关于机器人食物的前瞻性论述。
Floreano指出:“尽管生物降解材料替代电子垃圾的研究众多,但具有定向营养功能的可食用材料仍属新兴领域,这为人类与动物健康开辟了全新可能性。”
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