瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家们开发出了一项突破性的环境监测方案,旨在解决两个关键难题:减少电子垃圾和在水质评估过程中最大限度地降低对生态系统的干扰。
由Dario Floreano教授和博士生Shuhang Zhang领导的团队研发的这款5厘米长的船型机器人,完全由可生物降解且可食用的材料制成。其主体结构由商业鱼饲料颗粒研磨成粉末,并与生物聚合物粘结剂混合后冷冻干燥成型。为提升营养价值,研究人员将外部结构的蛋白质含量提高了30%,脂肪含量则比普通鱼饲料低8%。
这款机器人的创新之处在于其推进系统无需任何电子元件或电池。装置利用马兰戈尼效应——即某些水生昆虫在水面上移动时所依赖的物理现象。机器人内部的小腔室中,柠檬酸与碳酸氢钠发生化学反应,产生二氧化碳气体,将无毒的丙二醇燃料从通道中喷出。喷出的燃料降低了水的表面张力,从而推动机器人以每秒三个体长的速度在水面上前进,持续数分钟。
EPFL团队设想将这些机器人大规模部署于各类水体,每台机器人都可配备可生物降解的传感器,用于采集水体的pH值、温度、污染物和微生物等数据。研究人员通过调整燃料通道的非对称设计,制造出“左转型”和“右转型”机器人,使其能够自然分散于水面,而无需精确控制其运动轨迹。
“虽然微型游泳机器人在自然环境中的研发进展迅速,但这些机器人通常依赖塑料、电池及其他电子元件,这为在敏感生态系统中的大规模部署带来了挑战。”张博士解释道,“我们的研究展示了如何用完全可生物降解且可食用的材料替代这些传统部件。”
该研究于2025年5月发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上,代表了可食用机器人领域的最新进展。此前,EPFL团队已在可食用软体驱动器、流体电路和导电墨水等方向取得突破,这些研究均属于欧盟资助的RoboFood联盟(2021年启动,获350万欧元资金)的一部分。