科學家首次嘗試開發 可吸附海洋微塑膠的仿生機器魚

自走式機器魚 可在水中漂浮 四處捕捉汙染物

四川大學的研究人員提出一種在水中追踪汙染物的創新解決方案──小型自走式機器魚，它可以四處游動，捕捉自由懸浮的微塑膠，被割傷或損壞時可自行修復。

這種機器魚只有13公釐長，尾巴上有雷射光系統，可以每秒近30公釐的速度游泳和擺動，類似浮游生物在流動的水中漂浮的速度。

研究人員的靈感來源是蛤殼的內部覆蓋物珍珠母。團隊根據珍珠母的化學梯度，將分子分層，創造出一種類似珍珠母的材料。再用這種材料製成有彈性、可以靈活扭曲的仿生機器魚，甚至可以拉動5公斤的重量。

關鍵在於，仿生魚可以吸附附近自由漂浮的微塑膠，因為微塑膠中的有機染料、抗生素和重金屬與仿生魚具有很強的化學鍵和靜電相互作用，可以附著在仿生魚體表面，藉此從水中收集和清除微塑膠。 「機器魚收集水中的微塑膠後，研究人員可以進一步分析其中成分和生理毒性，」王玉燕說。

奈米技術領域打開一扇門 或成塑膠時代的解毒劑

此外，專門開發自癒材料的王玉燕說，這種新材料似乎還具有再生能力。因此，機器魚可以自癒至89%，而且即使受到部分損壞或割傷也能繼續吸附微塑膠──如果要在浪潮洶湧的水域中尋找汙染物，就會面對這種情況。

王玉燕強調，這只是一個概念驗證，還需要許多的研究，尤其是在現實世界中如何部署。例如，仿生機器魚目前只能在水面上工作，因此王玉燕的團隊將研究功能更複雜的機器魚，好應用在水下更深處。不過，王玉燕說，這種仿生設計可以為其他類似計畫提供一個啟動平臺。「我認為奈米技術在汙染物的微量吸附、收集和檢測方面大有可為，可以提高介入的效果，同時降低運作成本。」

微塑膠是令人頭痛的海洋汙染問題。圖片來源：Chesapeake Bay Program（CC BY-NC 2.0）

美國羅格斯大學（Rutgers University）奈米科學與先進材料研究中心主任菲利普．德摩克里托（Philip Demokritou）沒有參與這項研究，但他說，奈米技術的確將成為對抗微塑膠最重要的主力之一。

德摩克里托的實驗室同樣專注於運用奈米技術解決微塑膠問題。近日他在《自然》的子刊《自然食物》（Nature Food）發表一種新的植物性噴塗層，可以當作塑膠食品包裝的環保替代品。他們的案例研究顯示，這種以澱粉纖維製成的噴霧劑可以抵禦病原體並防止運輸過程損壞，比目前的塑膠包裝更佳。

「過去40到50年，化學工業的座右銘是：製造化學品、製造材料，20或30年後再來清理爛攤子⋯⋯這不是個永續的模式。我們可以合成出更安全的材料嗎？我們能否從食品垃圾中提取材料，變成可以用來解決這個問題的有用材料，形成循環經濟？」德摩克里托說。

德摩克里托表示，這在奈米技術領域來說是容易實現的成果，隨著對材料的研究愈來愈進步，日常生活中替代塑膠和過濾掉塑膠的各種方法也會愈來愈好。

參考資料

• 《衛報》（2022年6月22日），Scientists unveil bionic robo-fish to remove microplastics from seas

本文轉載自「環境資訊中心」網站，內容由許多專家學者及民間環團，提供國內外環境教育與環保資訊；主題涵蓋全球變遷、溫室氣體控制、環保生活、環境汙染防治、生態保育、能源節約與能源效率、綠建築等各面向。期許能替沒有選票的山林、濕地、海洋、土地發聲。