細菌大小的金屬機器人可以實現分解微塑料解決環境難題
極其小塊的塑料無處不在,從城市環境到原始的荒野。如果任其自生自滅,它們可能需要數百年的時間才能完全降解。由陽光激活的催化劑可以加速這一過程,但讓這些化合物與微型塑料發生作用是很困難的。
在一項概念驗證研究中,研究人員在《ACS應用材料與界面》雜誌上報告說,他們開發了能夠“游泳”並附著在塑料上並將其分解的自我推進的微型機器人。
雖然塑料製品在室內無處不在,但塑料垃圾和破碎的碎片現在也在戶外被到處亂扔。其中最小的塑料–尺寸小於5毫米的微塑料–很難被撿起和清除。此外,由於它們可以吸附重金屬和污染物,如果不小心吃了,可能會對人類或動物造成傷害。因此,此前研究人員曾提出了一種低能耗的方法,通過使用催化劑來擺脫環境中的塑料,這種催化劑利用陽光產生高活性化合物,分解這些類型的聚合物。然而,讓催化劑和微小的塑料塊相互接觸是一種挑戰,通常需要預處理或笨重的機械攪拌器,而這並不容易擴大規模。
馬丁·普梅拉及其同事想創造一種陽光推動的催化劑,它可以向微粒子移動並抓住它們並將其分解。為了將一種催化材料轉化為光驅動的微型機器人,研究人員製作了星形的釩酸鉍顆粒,然後在4-8微米寬的結構上均勻地塗上磁性氧化鐵。這些微機器人可以沿著迷宮般的通道游動,並在其整個長度上與微塑料碎片互動。
研究人員發現,在可見光下,微型機器人能強烈地粘附在四種常見的塑料上。然後,研究小組將覆蓋有微型機器人催化劑的四種塑料碎片在稀疏的過氧化氫溶液中照射了七天。他們觀察到,塑料失去了3%的重量,所有類型的塑料的表面紋理都從光滑變成了凹陷,並且在剩餘的溶液中發現了塑料的小分子和成分。研究人員說,自我推進的微型機器人催化劑為在難以到達的地方捕獲和降解微塑料的系統鋪平了道路。