マイクロロボットは、重大な環境問題への取り組みの最前線にいます。 マイクロプラスチック – 5ミリメートル以下の小さな破片は、海洋や水路を汚染するだけでなく、野生動物や人間の健康に重大な脅威をもたらします。
からの新しい研究では、 アメリカ化学会研究者らは、マイクロプラスチック汚染に取り組み、効果的に管理するために設計された革新的なマイクロロボットの使用を先駆的に行ってきました。
「これらの粒子は水生環境に蔓延しており、海洋生物による摂取とその後の食物連鎖への侵入の可能性により生態学的リスクを引き起こし、海洋生態系と人間の健康に影響を与える可能性がある」と研究著者らは書いている。
細菌とマイクロプラスチックの共存
古い食品パッケージや子供のおもちゃなど、分解された消費者製品から発生するマイクロプラスチックは、分解されて、病気の原因となる病原体などの有害な細菌を引き寄せます。 これにより浄化プロセスが複雑になり、汚染問題が深刻化します。
「細菌とマイクロプラスチックの共存は、それらを完全に除去する作業を複雑にし、その影響を悪化させ、環境と人間の幸福に複合的な脅威をもたらしている」と研究者らは書いている。
「最新の進歩にもかかわらず、自由に泳ぐ細菌とマイクロプラスチックの存在に同時に対処するという複雑な課題はほとんど解明されておらず、それらの相互作用を軽減または防止するアイデアはまだ議論されていません。」
マイクロロボットの力を活用する
マーティン・プメラ氏と彼のチームの指導の下、これらのマイクロロボットの作成は、環境技術における重要な進歩を示しています。 研究チームは、磁性微粒子と正に帯電したポリマーストランドを融合させることでロボットを設計した。
微粒子の表面から出るこれらのポリマーにより、ロボットはマイクロプラスチックと微生物汚染物質の両方を効果的に引き付けることができます。 注目すべきことに、各マイクロロボットは非常に小さく、直径はわずか 2.8 マイクロメートルです。
マイクロロボットの群れのダイナミクスと機能
これらのマイクロロボットの魅力は、群がる能力です。 回転磁場にさらされると、ロボットは魚の群れと同じように集まります。
ロボットの数を変えることで群れの行動を操作でき、それが群れの動きや速度に影響を与えます。 この革新的な方法は研究者らによってビデオで実証され、水の洗浄におけるロボットの効率性が強調されました。
フィールドテストと結果
これらのマイクロロボットの実用化は、制御された実験室環境で評価されました。 研究チームは水槽に蛍光ポリスチレンビーズと、肺炎などの感染症を引き起こす緑膿菌を導入した。
マイクロロボットを追加した後、 汚染水 回転磁場でそれらを活性化したところ、結果は有望なものでした。 1 ミリリットルあたり 7.5 ミリグラムの濃度で、ロボットは細菌の約 80% を捕捉することに成功しました。
さらに、群がるロボットに引き寄せられると、水中のマイクロプラスチックの量は時間の経過とともに大幅に減少した。
再利用性と持続可能性
マイクロプラスチックと細菌を捕獲した後、永久磁石を使用してマイクロロボットを収集しました。
その後、ロボットに付着した汚染物質を超音波で除去し、紫外線を照射して徹底的に消毒しました。 驚くべきことに、これらの洗浄されたマイクロロボットは再利用できる可能性があります。
その後の使用中に回収される量はわずかに減りますが、リサイクルできるため、この技術の持続可能な可能性が強調されます。
環境浄化におけるマイクロロボットの未来
このマイクロロボット システムは、水域におけるプラスチックや細菌による汚染の影響を軽減するための有望な手段を提供します。
研究著者らによると、この技術は現在の環境問題に対処するだけでなく、将来の進歩の新たな可能性も開くという。 ロボットの 環境洗浄ソリューション。
「要約すると、この多面的な実験は、自走式回転マイクロロボット飛行機が水から細菌汚染物質とマイクロプラスチックを捕捉する能力を実証した」と研究者らは述べた。
「定性的評価と定量的評価を統合することで、さまざまな環境汚染物質を同時に処理するための材料としてのその堅牢な性能と可能性が強調されます。」
「このアプローチは、正と負に帯電した汚染物質の両方を同時に捕捉できるハイブリッドシステムなど、より洗練された材料の開発を刺激する可能性があります。 これは、汚染水サンプルに通常数種類の汚染物質が含まれる現実の浄水用途にとって特に魅力的です。」
研究は雑誌に掲載されます ACSナノ。
ビデオクレジット: アメリカ化学会
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#マイクロロボットが汚染水の清掃員としてテストされる #Earth.com
2024-05-10 23:04:36