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微型机器人能高效清除废水中重金属

微型机器人能高效清除废水中重金属

自推进氧化石墨烯为基础的微机器人示意图

  由德国马克斯·普朗克研究所科学家带领的一个国际团队最近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。

  据物理学家组织网4月11日报道,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。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。

  研究人员发表在最近出版的《纳米快报》杂志上的论文称,每个微型机幸运28器人比人头幸运28发还细小,可以幸运28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。