Self-powered 'bugs' can skim across water to detect environmental data
纽约州立大学宾厄姆顿大学的研究人员开发出了一种可以在水面上掠过的自供电“虫子”,他们希望它能够彻底改变水上机器人技术。图片来源:Seokheun "Sean" Choi 教授

纽约州立大学宾厄姆顿大学的研究人员开发出了一种可以在水面上掠过的自供电“虫子”,他们希望它能够彻底改变水上机器人技术。

他们的工作是发表在日记中先进材料技术

未来学家预测,到 2035 年,超过一万亿个自治节点将作为“物联网”的一部分融入到所有人类活动中。很快,几乎任何物体(无论大小)都会向系统提供信息无需人工参与。

让这个想法变得棘手的是地球表面的 71% 被水覆盖,并且造成严重的环境和后勤问题。为了应对这些挑战,美国国防高级研究计划局 (DARPA) 启动了一项名为“物海”的计划。

在过去的十年中,宾汉顿大学 Seokheun “Sean” Choi 教授担任 Thomas J. Watson 工程与应用科学学院电气与计算机工程系的教员以及先进传感技术和环境可持续性研究中心主任(CREATES) – 一直致力于开发细菌驱动的生物电池,其保质期可能为 100 年。Choi 与 Anwar Elhadad 博士和博士一起。学生Yang“Lexi”Gao,开发了自供电虫子。

新型水上机器人使用类似的技术,因为它在不利条件下比太阳能、动能或热能系统更可靠。Janus 界面的一侧是亲水性的,另一侧是疏水性的,它可以吸收水中的营养物质并将其保留在设备内部,以促进细菌孢子的产生。

“当环境有利于细菌时,它们就会变成营养细胞并产生能量,”他说,“但当条件不有利时——例如,天气很冷或没有营养物质——它们就会回到原来的状态。这样,我们就可以延长孢子的使用寿命。”

宾厄姆顿团队的研究表明接近 1 毫瓦,足以操作机器人的机械运动和任何可以跟踪环境数据的传感器,例如、污染水平、商船和飞机的移动以及水生动物的行为。

能够将机器人发送到任何需要的地方,是对当前“智能漂浮物”的明显升级,“智能漂浮物”是固定在一个地方的固定传感器。

改进这些水生机器人的下一步是测试哪些细菌最适合在压力海洋条件下产生能量。

崔说:“我们使用了非常常见的细菌细胞,但我们需要进一步研究以了解这些海洋区域中到底生活着什么。”“之前,我们证明了多个细菌细胞的组合可以提高可持续性和功率,所以这是另一个想法。也许使用,我们可以找到细菌种类的最佳组合,以提高功率密度和可持续性。”

更多信息:Anwar Elhadad 等人,彻底改变水上机器人:先进的仿生策略,实现自驱动的跨水面移动性,先进材料技术(2024)。DOI:10.1002/admt.202400426

引文:自供电“虫子”可以掠过水面检测环境数据(2024 年 7 月 29 日)检索日期:2024 年 7 月 29 日来自 https://techxplore.com/news/2024-07-powered-bugs-skim-environmental.html

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