水中的重金属污染是工业活动带来的常见问题，包括制造电池和电子产品、采矿、电镀等，这些活动会产生铅、砷、汞、镉、铬等重金属，都会给生物体和环境带来安全风险。因此必须找到既高效又成本低廉的材料和技术去除水中的重金属，实现水的重复利用。

目前有很多种方法被用来去除重金属，比如化学沉淀，吸附，离子交换，以及膜过滤等等。

图：自推进氧化石墨烯为基础的微机器人示意图

近日，由德国马克斯·普朗克研究所科学家带领的一个国际团队开发出一种微型机器人，能迅速清除工业废水中的污染物和重金属，经回收处理后还能循环利用，有望带来一种高效经济的污水净化方法。

新研究中开发的微型机器人集中在清除废水中的铅，是一种由三层结构组成的微管：最外层是氧化石墨烯，可吸收水中的铅；中间层是镍，让微管有磁性，能通过外部磁场控制它们的运动方向；内层是铂，在水中加入过氧化氢后，铂能把过氧化氢分解为水和氧气，形成微小泡泡，从后面推动微管前进。

新研发的治污机器人不像人，没有胳膊和腿，结构简单，但微小的它能在水中自驱动巡航，同时捕获重金属。

图：使用微机器人回收铅金属的示意图

研究人员发表在最近出版的《纳米快报》杂志上的论文称，每个微型机器人比人头发还细小，可以成千上万地投放到废水中，自主推进、捕获水中的重金属，完成任务后可用磁场把它们收回来，再用酸溶液除去铅离子，可以恢复如新再利用。

论文合著者、马克斯·普朗克智能系统研究所的塞缪尔·桑彻斯说，这是把智能纳米设备用于环境治理的一种新用途。利用这种自推进纳米机器来捕获污水中的重金属，并使之转移到其他地方或某种“闭环系统”中。这项研究距开发出智能修复系统更近了一步。智能修复系统让人们能有目标地清除微量污染物，而不会产生新的污染。

将来，可以用自动化系统来控制大量的微型机器人，通过磁场引导它们完成各种任务。桑彻斯说，他们还计划把这种微型机器人扩展到清除其他污染物之用。此外，这种自推进器加功能性外层的设计还能用于如药物递送、传感器等其他领域。

今天我们用这类机器人治污，明天就可以命令它进攻癌细胞或病毒；这些微小机器人将会成为机器人的模范。

文章链接：

Diana Vilela, et al, "Graphene-Based Microbots for Toxic Heavy Metal Removal and Recovery from Water," NANO letter, 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00768

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