باحثون يبتكرون أسماك آلية صغيرة لتنظيف المحيطات من التلوث البلاستيكي

مواصفات السمكة الآلية الصغيرة

يبلغ طول السمكة الآلية حوالي 2.5 سنتيمتر فقط، مما يعني أنه يمكن أن يصل إلى الشقوق الصغيرة لتجميع القطع البلاستيكية التي لا يمكن الوصول إليها.

كيف تتحرك السمكة الآلية الصغيرة

طور فريق في جامعة سيتشوان في الصين، السمكة الروبوت والتي لا يحتوي مصدر طاقة، لكنها تتحرك بفضل ومضات من ضوء الأشعة تحت الحمراء.

عندما يسلط الضوء على "ذيل السمكة" فإنه ينحني بعيداً عن السطح، وعندما ينطفئ الضوء يتراجع للخلف، دافعاً الروبوت عبر الماء.

كيف تلتقط السمكة الآلية اللدائن الصغيرة

ويمكن أن تتحرك السمكة بما يقرب من ثلاثة أضعاف طول جسمها في الثانية، وهو رقم قياسي للروبوتات البحرية اللينة، وفقاً للباحثين.

وأثناء السباحة، يكون الجهاز الذاتي الدفع قادراً على التقاط جزيئات البوليسترين الدقيقة القريبة، والتي تلتصق بسطحها من خلال الروابط الكيميائية، وتنقلها إلى مكان آخر.

يمكن استخدام هذا في المستقبل للمساعدة في إزالة ما يقدر بأربعة وعشرين تريليون قطعة من اللدائن الدقيقة الموجودة حالياً في المحيطات العالمية.

وقال قائد المشروع البروفيسور شينشينغ زانغ: "تم إثبات فعالية الروبوت للتأكيد على سرعة السباحة القصوى البالغة 2.67 ضعف طول الجسم في الثانية، إن سرعته مماثلة لسرعة العوالق، وهو ما يمثل الأداء المتفوق لمعظم الروبوتات اللينة الاصطناعية".

وعلاوة على ذلك، يمكن للروبوت أن يمتص الملوثات بشكل ثابت ويستعيد قوته ووظائفه حتى في حالة التلف، وتشير التقديرات إلى أن ما بين 5 و 13 مليون طن متري من التلوث البلاستيكي يدخل المحيطات كل عام، ويتراوح هذا من الحطام العائم الكبير إلى اللدائن الدقيقة نتيجة تحلل النفايات.

ووفقاً لدراسة أجراها علماء جامعة كيوشو، هناك ما يقدر بأربعة وعشرين تريليون قطعة من البلاستيك الدقيق في المحيط منذ تشرين الأول 2021.

يمكن أن تكون اللدائن البلاستيكية ضارة بالحيوانات إذا تم تناولها، ويصعب إزالتها من البيئة، خاصة بمجرد الاستقرار في الزوايا والشقوق في قاع الأنهار أو الجداول أو البحيرات أو المحيطات.

مما صنعت السمكة الآلية

المواد المستخدمة في صنع الروبوت مستوحاة من عرق اللؤلؤ، المادة القوية والمرنة الموجودة في داخل أصداف البطلينوس، ويتكون عرق اللؤلؤ من طبقات من المواد التي تختلف في تركيبها على التدرج اللوني.

على جانب واحد، هي مصنوعة من مركب كربونات الكالسيوم، ثم تتغير الطبقات تدريجياً لتصبح في الغالب مصنوعة من حشو بروتين حريري على الجانب الآخر.

أراد البروفيسور زانغ وفريقه استخدام هذا النوع من الهيكل في المواد المستخدمة لبناء الروبوت الخاص بهم، لمحاكاة متانته، والمواد التقليدية المستخدمة في الروبوتات اللينة هي الهلاميات المائية واللدائن، والتي تتلف بسهولة في الماء.

كيف صنع الباحثون سمكة آلية

صنع الباحثون لأول مرة صفائح نانوية من جزيئات السكر الحلقية المرتبطة بالغرافين، حيث يُعرف الأخير بأنه أقوى مادة على وجه الأرض، وتم بعد ذلك دمج حلول الألواح النانوية بتركيزات مختلفة من مادة البولي يوريثين لاتكس.

وأخيراً، تم بعد ذلك تجميع الألواح معاً طبقة تلو الأخرى، مما أدى تدريجياً إلى زيادة تركيز مادة اللاتكس من جانب واحد إلى الجانب الآخر كما يظهر في صفائح عرق اللؤلؤ.

ثم تم استخدام هذه المادة لإنشاء الروبوت، إن متانة الروبوت وسرعته تجعله مثالياً لمراقبة اللدائن الدقيقة والملوثات الأخرى في البيئات المائية القاسية.

كما يمكن للسمكة أن تشفي نفسها بعد التعرض للخدش، وبما أن الهيكل متعدد الطبقات للصفائح النانوية فهذا يعني أنها يمكن أن تلتصق ببعضها البعض بعد أن تتفكك، مما يحافظ على قدرة الروبوت على التقاط الحطام.

وأضاف البروفيسور زانغ: "هذه الدراسة تكسر الحصرية المتبادلة للتنفيذ الوظيفي والحركات السريعة، نحن نتوقع أن يوفر تصميم البنية النانوية لدينا مساراً ممتداً فعالاً للروبوتات المتكاملة الأخرى التي تتطلب تكاملاً متعدد الوظائف".