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

賓厄姆頓大學（紐約州立大學賓厄姆頓分校）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器人技術(shù)。

他們的研究成果發(fā)表在《先進材料技術(shù)》期刊上。

未來學家預測，到2035年，將有超過一萬億個自主節(jié)點融入人類活動的各個方面，成為“物聯(lián)網(wǎng)”的一部分。很快，幾乎任何物體——無論大小——都將無需人類干預地向中央數(shù)據(jù)庫傳送信息。

這一構(gòu)想的難點在于地球表面71%的面積被水覆蓋，水環(huán)境帶來了重大的環(huán)境和后勤問題。為了解決這些問題，美國國防高級研究計劃局（DARPA）啟動了一個名為“事物之?！钡捻椖俊?/p>

在過去十年中，賓厄姆頓大學托馬斯·J·沃森工程與應用科學學院電氣與計算機工程系的教授兼高級傳感技術(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)期的細菌動力生物電池。崔教授與博士生楊“Lexi”高及安瓦爾·埃爾哈達德（Anwar Elhadad）博士共同開發(fā)了這種自供電的蟲子。

這種新型水上機器人使用類似的技術(shù)，因為在不利條件下，它比太陽能、動能或熱能系統(tǒng)更可靠。雙面界面技術(shù)，其中一面親水，另一面疏水，可以從水中吸收營養(yǎng)物質(zhì)并將其保留在裝置內(nèi)以促進細菌孢子的產(chǎn)生。

“當環(huán)境對細菌有利時，它們會變成營養(yǎng)細胞并產(chǎn)生能量，”他說，“但當條件不利時，例如非常寒冷或缺乏營養(yǎng)時，它們會回到孢子狀態(tài)。這樣，我們就可以延長操作壽命?！?/p>

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

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

這些水上機器人的下一步改進是測試哪種細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菌細胞，但我們需要進一步研究以了解那些海洋區(qū)域?qū)嶋H存活的細菌，”崔教授說?！爸?，我們已經(jīng)證明多種細菌細胞的組合可以提高可持續(xù)性和能量，因此這是另一個思路。也許通過機器學習，我們可以找到最佳的細菌種類組合來提高能量密度和可持續(xù)性?！?/p>