受野生燕麥啟發的自播生物雜交”機器人種子”
科學家複製了野燕麥所使用的巧妙的種子輸送系統,製造出了一種攜帶種子的生物雜交”機器人”。有朝一日,人們可以利用這種微型裝置,更方便、更有效地進行農作物甚至森林的空中播種。野生燕麥(Avena sterilis)的每粒種子都包含在外殼中,外殼的一端伸出兩條長臂,稱為姊妹芒。當種子被植物釋放後落在土壤上時,從土壤中吸收的水分會導致芒扭轉和旋轉,從而積累彈性能量,同時將種子的一端抬離地面。
當能量突然釋放時,種子尖尖的另一端就會被壓入土壤中。然後,沿著果殼外側的背向絨毛會幫助種子保持穩定。
設計所依據的天然野生燕麥種子
義大利技術研究所(IIT-Italian Institute of Technology)和德國弗萊堡大學(University of Freiburg)的研究人員試圖將這種機制複製到可用於輸送任何種類種子的裝置中。這就是所謂的HybriBot。
機器人的核心是種子(和一些肥料),種子被封裝在一個由麵粉和水製成的模塑膠囊裡。膠囊乾燥後,它就會被乙基纖維素包裹,這是一種不溶於水的環保型生物聚合物,常用於將肥料控制釋放到土壤中。
HybriBot 沒有使用人工合成的姊妹芒,而是使用從真正的野生燕麥種子中提取的真正芒。它還加入了真正的燕麥籽殼毛。整個機器人的重量為60 毫克,大約是天然野生燕麥種子重量的三倍。
左圖為HybriBot 的製造材料,包括3D 列印的可重複使用的模具、麵粉/水麵團、野燕麥籽毛和野燕麥籽姊妹芒
研究人員告訴我們,雖然生產過程聽起來可能相當繁瑣且耗時,但自動化機器人組裝系統可以快速、低成本地生產出成千上萬個裝有種子的HybriBots。重要的是,所有材料都可以在環境中生物降解,而且對任何可能食用它們的動物都無毒。
在目前進行的測試中,機器人已成功地將番茄、菊苣和柳葉菜等植物的種子送入盆栽土、黏土和沙子中。希望該技術進一步開發後,能應用於農業和林業領域。
由印度理工學院的芭芭拉-馬佐萊(Barbara Mazzolai)和伊莎貝拉-菲奧雷羅(Isabella Fiorello)領導的這項研究的論文最近發表在《先進材料》(Advanced Materials)雜誌上。您可以在下面的影片中看到HybriBots 的工作情況。