Nature Comm: Робот, созданный по образу улитки, соберет микропластик в океане

Вдохновленные маленькой и медлительной улиткой, ученые разработали робота-прототипа, который в один прекрасный день сможет собирать микропластик с поверхности океанов, морей и озер.

В основу конструкции робота легла гавайская яблочная улитка (Pomacea canaliculate), распространенная аквариумная улитка, которая использует волнообразные движения ногой для перемещения по поверхности воды и всасывания плавающих частиц пищи.

В настоящее время устройства для сбора пластика в основном используют сети или конвейерные ленты для сбора и удаления крупного пластикового мусора из воды, но им не хватает мелкого масштаба, необходимого для извлечения микропластика. Эти крошечные частицы пластика могут быть проглочены и попасть в ткани морских животных, тем самым попадая в пищевую цепочку, где они становятся проблемой для здоровья и потенциально канцерогенными для человека.

Нас вдохновило то, как эта улитка собирает частицы пищи на границе воды и воздуха, чтобы создать устройство, которое могло бы собирать микропластик в океане или на поверхности водоема, — говорит Сунгван «Санни» Джунг, профессор кафедры биологической и экологической инженерии Корнельского университета.

Юнг — старший автор исследования, опубликованного в журнале Nature Communications.

Прототип, модифицированный на основе существующего дизайна, необходимо масштабировать, чтобы использовать в реальных условиях. Исследователи использовали 3D-принтер, чтобы изготовить гибкий ковроподобный лист, способный к волнообразному движению. Спиралевидная структура на нижней стороне листа вращается как штопор, заставляя ковер волноваться и создавать на воде бегущую волну.

Анализ движения жидкости был ключевым моментом в этом исследовании.

Нам нужно было понять поток жидкости, чтобы охарактеризовать поведение насоса, — говорит Юнг.

Система перекачки жидкости, основанная на технике улитки, открыта для воздуха.

Исследователи подсчитали, что аналогичная закрытая система, в которой насос закрыт и использует трубку для всасывания воды и частиц, потребует больших затрат энергии для работы. С другой стороны, открытая система, похожая на улитку, гораздо эффективнее. Например, прототип, хотя и небольшой, работает всего от 5 вольт электричества, но при этом эффективно всасывает воду.

По словам Юнга, из-за веса батареи и мотора исследователям, возможно, придется прикрепить к роботу плавучее устройство, чтобы он не тонул.

04.12.2023