热点在线丨兼顾功能执行和快速运动 机器鱼“吃掉”微塑料

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罗洪焱 陈科

近日，记者从四川大学了解到，该校高分子材料工程国家重点实验室张新星教授团队开发出一种集成化的软体机器人——由光驱动的机器鱼，它能快速“游动”，捡起并清除微塑料。这种材料在切割后还能自我愈合，它打破了软体机器人功能执行和快速运动的相互排斥性，实现了更高程度的集成化与智能化。相关成果发表在国际学术期刊《纳米快报》上。

海洋中的微塑料是一种新型的污染物，颗粒小、数量多、分布广且易于被海洋鱼、贝类等生物体摄食并富集，进一步随着食物链的传递，会对海洋生物的生存以及人类健康造成严重威胁。通常，用于微塑料清除的软体机器人使用的材料是水凝胶，而这种材料在水生环境中很容易被破坏。

机器鱼在水面游动执行功能。

四川大学张新星教授团队从珍珠母贝（也称为珍珠层）这一天然材料的微观梯度中受到启发，仿制出一种类似的梯度结构，为软体机器人创造出一种耐用且可弯曲的材料。研究人员制备环糊精修饰的磺化石墨烯复合纳米片，然后将不同浓度的纳米片溶液加入到聚氨酯乳胶中，通过逐层组装的方法，创造了有序的浓度梯度的纳米复合材料，并用这种材料制成了一个15毫米（约半英寸）长的微型机器鱼。

“之前所用材料的结构一般是均匀分散的，而引入纳米梯度结构后，层与层之间有许多超分子的相互作用，这就使得材料在被切割后还能自我愈合，仍然保持吸附微塑料的能力。”张新星说，在自然光等清洁能源的驱动下，这种梯度结构还使得“鱼身”膨胀不均匀，从而推动前进。据了解，这种机器鱼可以每秒移动2.67个身长——这一速度比之前报道的其他软游泳机器人要快，与活跃的浮游生物在水中移动的速度大致相同。

目前，由于鱼机器人的耐用性和速度，可用于监测恶劣的水生环境中的微塑料和其他污染物。张新星表示，随着研究深入，这一软体机器人将在生物医药、环境监测、航空航天等领域展现出潜在的应用价值。

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