Schwimmende Weichroboter könnten Öl und Schadstoffe aus Wasser entfernen

Ingenieure an der University of California – Riverside haben einen schwimmenden, robotischen Film entwickelt, der darauf trainiert werden könnte, Öllecks auf See oder Schadstoffe aus Trinkwasser zu entfernen.

Der neue Film, der von Licht angetrieben und von Wasser angetrieben wird, könnte unbegrenzt eingesetzt werden, um abgelegene Gebiete zu reinigen. Dies ist besonders wichtig, da viele dieser Gebiete keine Möglichkeit haben, wieder aufgeladen zu werden.

Die Forschung wurde in Science Robotics veröffentlicht.

Nachhaltige Weichroboter

Zhiwei Li ist ein Chemiker an der UCR.

“Unsere Motivation war es, weiche Roboter nachhaltig und in der Lage zu machen, sich selbst an Veränderungen in der Umgebung anzupassen. Wenn Sonnenlicht als Energiequelle verwendet wird, ist diese Maschine nachhaltig und benötigt keine zusätzlichen Energiequellen”, sagte Li. “Der Film ist auch wiederverwendbar.”

Der Film wird Neusbot genannt, nach einer Kategorie von Tieren, die Wasserläufer umfasst. Insekten wie diese können sich entlang der Oberfläche von Seen und langsam fließenden Bächen bewegen, indem sie eine pulsierende Bewegung verwenden, die die Wissenschaftler mit Neusbot nachahmen konnten.

Dies ist nicht der erste Film, der sich auf Licht reagiert, aber frühere Versionen konnten die einstellbare und mechanische Oszillation, die Neusbot kann, nicht erzeugen. Durch die Verwendung dieser Bewegung kann es auf jeder Wasseroberfläche funktionieren.

“Es gibt nicht viele Methoden, um diese kontrollierbare Bewegung mit Licht zu erreichen. Wir haben das Problem mit einem dreischichtigen Film gelöst, der wie eine Dampfmaschine funktioniert”, sagte Li.

Licht als Energiequelle

Neusbot verwendet ein ähnliches Prinzip wie frühe Züge, um es anzutreiben. Anstatt jedoch Dampf von kochendem Wasser zu verwenden, um seine Bewegung anzutreiben, verlässt es sich auf Licht als Energiequelle.

Die mittlere Schicht des Films ist porös und kann Wasser, Eisenoxid und Kupfer-Nanoröhrchen halten. Die Lichtenergie wird in Wärme umgewandelt, dank der Nanoröhrchen, die das Wasser verdampfen und die pulsierende Bewegung über die Wasseroberfläche antreiben.

Neusbot ist auch immun gegenüber einer Überwältigung durch eine Ozeanwelle, da die untere Schicht hydrophob ist. Dies bedeutet, dass es immer wieder an die Oberfläche zurückkehrt. Die Nanomaterialien können auch hohe Salzkonzentrationen ohne Schaden standhalten.

“Ich bin zuversichtlich, dass sie in Situationen mit hohen Salzkonzentrationen stabil sind”, sagte Li.

Die Richtung von Neusbot wird durch Ändern des Winkels seiner Lichtquelle gesteuert. Mit der Kraft der Sonne bewegt sich der Roboter vorwärts, aber mit einer zusätzlichen Lichtquelle kann Neusbot gesteuert werden, um zu schwimmen und zu reinigen.

Die aktuelle Version hat drei Schichten und das Team will eventually eine vierte Schicht testen, die Öl oder andere Chemikalien absorbieren könnte.

“Normalerweise schicken Menschen Schiffe zum Ort eines Öllecks, um es von Hand zu reinigen. Neusbot könnte diese Arbeit wie ein Roboter-Staubsauger, aber auf der Wasseroberfläche, erledigen”, sagte Li.

Das Team will auch versuchen, den Oszillationsmodus des Roboters genauer zu steuern und ihm komplexere Bewegungen zu geben.

“Wir wollen demonstrieren, dass diese Roboter viele Dinge tun können, die vorherige Versionen nicht erreicht haben”, schloss Li.