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【机器人】自驱动微型机器人能高效清除废水中重金属
金陵 2016-04-13
导语

水中的重金属污染是工业活动带来的常见问题,如何高效处理水污染并循环利用一直是科学家研究的目标。

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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文章评论(1)
爬上海岸的鱼[SYNNEX China]

这个机器人用处大大的

767天前 | 回复
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作者 金陵

本科生

北京大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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