賓厄姆頓大學(xué)研發(fā)自供電“蟲子”可在水面滑行以檢測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)

賓厄姆頓大學(xué)（紐約州立大學(xué)賓厄姆頓分校）的研究人員開發(fā)了一種自供電的“蟲子”，能夠在水面滑行，他們希望這將革新水上機(jī)器人技術(shù)。

他們的研究成果發(fā)表在《先進(jìn)材料技術(shù)》期刊上。

未來(lái)學(xué)家預(yù)測(cè)，到2035年，將有超過(guò)一萬(wàn)億個(gè)自主節(jié)點(diǎn)融入人類活動(dòng)的各個(gè)方面，成為“物聯(lián)網(wǎng)”的一部分。很快，幾乎任何物體——無(wú)論大小——都將無(wú)需人類干預(yù)地向中央數(shù)據(jù)庫(kù)傳送信息。

這一構(gòu)想的難點(diǎn)在于地球表面71%的面積被水覆蓋，水環(huán)境帶來(lái)了重大的環(huán)境和后勤問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)了一個(gè)名為“事物之?！钡捻?xiàng)目。

在過(guò)去十年中，賓厄姆頓大學(xué)托馬斯·J·沃森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程系的教授兼高級(jí)傳感技術(shù)與環(huán)境可持續(xù)性研究中心（CREATES）主任崔錫勛（Seokheun "Sean" Choi）一直致力于開發(fā)可能具有100年保質(zhì)期的細(xì)菌動(dòng)力生物電池。崔教授與博士生楊“Lexi”高及安瓦爾·埃爾哈達(dá)德（Anwar Elhadad）博士共同開發(fā)了這種自供電的蟲子。

這種新型水上機(jī)器人使用類似的技術(shù)，因?yàn)樵诓焕麠l件下，它比太陽(yáng)能、動(dòng)能或熱能系統(tǒng)更可靠。雙面界面技術(shù)，其中一面親水，另一面疏水，可以從水中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并將其保留在裝置內(nèi)以促進(jìn)細(xì)菌孢子的產(chǎn)生。

“當(dāng)環(huán)境對(duì)細(xì)菌有利時(shí)，它們會(huì)變成營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞并產(chǎn)生能量，”他說(shuō)，“但當(dāng)條件不利時(shí)，例如非常寒冷或缺乏營(yíng)養(yǎng)時(shí)，它們會(huì)回到孢子狀態(tài)。這樣，我們就可以延長(zhǎng)操作壽命?！?/p>

賓厄姆頓團(tuán)隊(duì)的研究顯示，能量產(chǎn)生接近1毫瓦，這足以操作機(jī)器人的機(jī)械運(yùn)動(dòng)和任何可以跟蹤環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，如水溫、污染水平、商業(yè)船只和飛機(jī)的移動(dòng)以及水生動(dòng)物的行為。

能夠?qū)C(jī)器人送到任何需要的地方，這是比當(dāng)前“智能浮標(biāo)”——固定在一個(gè)地方的傳感器——的明顯升級(jí)。

這些水上機(jī)器人的下一步改進(jìn)是測(cè)試哪種細(xì)菌在海洋惡劣條件下最適合產(chǎn)生能量。

“我們使用了非常常見的細(xì)菌細(xì)胞，但我們需要進(jìn)一步研究以了解那些海洋區(qū)域?qū)嶋H存活的細(xì)菌，”崔教授說(shuō)?！爸?，我們已經(jīng)證明多種細(xì)菌細(xì)胞的組合可以提高可持續(xù)性和能量，因此這是另一個(gè)思路。也許通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，我們可以找到最佳的細(xì)菌種類組合來(lái)提高能量密度和可持續(xù)性?！?/p>