Forscher haben einen Roboter-Prototyp entwickelt, der von der hawaiianischen Apfelschnecke inspiriert ist und potenziell Mikroplastik von Wasseroberflächen sammeln kann. Mikroplastik ist besorgniserregend, da es von Meerestieren aufgenommen und in die Nahrungskette gelangen kann, was gesundheitliche Risiken birgt. Aktuelle Methoden zur Plastiksammlung sind nicht effektiv für die Entfernung von Mikroplastik. Das Design des Roboters basiert auf der wellenartigen Bewegung der Schnecke, die den Wasserfluss auf der Oberfläche antreibt und es ihr ermöglicht, schwebende Nahrungspartikel zu sammeln. Der Prototyp, der mithilfe von 3D-Druck erstellt wurde, verfügt über eine flexible Teppich-ähnliche Platte, die sich mithilfe einer helikalen Struktur darunter wellt. Das System ist offen zur Luft hin, was effizienter ist als ein geschlossenes System. Die Forscher müssen möglicherweise eine Auftriebsvorrichtung anbringen, um zu verhindern, dass der Roboter sinkt. Die Studie wurde vom National Science Foundation finanziert.

Einführung

Mikroplastik in Gewässern stellt eine ernsthafte Bedrohung für das marine Leben und die Umwelt dar. Aktuelle Methoden zur Plastiksammlung sind nicht effektiv genug, um Mikroplastik zu erfassen. Wissenschaftler haben einen Roboter-Prototypen entwickelt, der von der hawaiianischen Apfelschnecke inspiriert ist und potenziell Mikroplastik von Wasseroberflächen sammeln kann.

Das Problem mit Mikroplastik

Mikroplastik sind winzige Plastikpartikel, die weniger als 5 Millimeter groß sind. Diese Partikel können aus größeren Plastikabfällen stammen, die im Laufe der Zeit zerfallen sind, oder aus Mikroperlen, die in Pflegeprodukten verwendet werden. Mikroplastik kontaminiert Gewässer und stellt eine Bedrohung für Meerestiere dar, die sie mit Nahrung verwechseln können. Wenn Mikroplastik verschluckt wird, kann es sich im Verdauungssystem der Tiere ansammeln und in die Nahrungskette gelangen, was potenziell negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben kann.

Die Unzulänglichkeit der aktuellen Plastiksammlungsmethoden

Obwohl es verschiedene Methoden gibt, um Plastikabfälle aus Gewässern zu sammeln, sind diese Methoden nicht effizient genug, um Mikroplastik einzufangen. Die meisten vorhandenen Techniken setzen auf physische Barrieren oder Netze, um treibenden Müll einzufangen. Diese Methoden versagen jedoch darin, Mikroplastik effektiv einzufangen aufgrund ihrer geringen Größe und ihres leichten Gewichts. Infolgedessen sammelt sich Mikroplastik weiterhin in unseren Gewässern an und stellt eine fortwährende Bedrohung für marine Ökosysteme dar.

Die Inspiration von der hawaiianischen Apfelschnecke

Das Forschungsteam ließ sich von der hawaiianischen Apfelschnecke inspirieren, einer Art, die für ihre Fähigkeit bekannt ist, frei schwebende Nahrungspartikel von Wasseroberflächen zu sammeln. Durch die Untersuchung der wellenförmigen Bewegung der Schnecke wollten die Wissenschaftler ein Robotersystem entwickeln, das dieses Verhalten nachahmt, um Mikroplastik zu sammeln.

Ein genauer Blick auf die hawaiianische Apfelschnecke

Die hawaiianische Apfelschnecke besitzt eine einzigartige wellenförmige Bewegung, die einen Fluss auf der Wasseroberfläche erzeugt und so eine Sammelmechanismus für schwebende Partikel schafft. Wenn sich die Schnecke bewegt, erzeugt ihre Bewegung einen Wasserfluss, der Nahrungspartikel in Richtung des Mundes der Schnecke trägt. Diese Bewegung ermöglicht es der Schnecke, Nahrung effizient von der Wasseroberfläche zu sammeln.

Das Design des Roboter-Prototyps

Der Roboter-Prototyp wurde mithilfe von 3D-Drucktechnologie erstellt. Sein Design umfasst eine flexible Folie, ähnlich einem Teppich, die wellenförmige Bewegungen erzeugt und so einen Wasserfluss erzeugt, der Mikroplastik sammelt. Eine helikale Struktur unterhalb der Folie treibt die wellenförmige Bewegung an und befördert den Wasserfluss. Das System ist offen zur Luft, was es effizienter macht als ein geschlossenes System, da es eine bessere Wechselwirkung mit der Wasseroberfläche ermöglicht.

Vorteile der Helikalen Struktur

Die helikale Struktur unter der flexiblen Folie spielt eine entscheidende Rolle bei der Erzeugung der wellenförmigen Bewegung. Durch Rotation erzeugt die helikale Struktur Wellen, die sich durch die flexible Folie ausbreiten und somit die für die Sammlung von Mikroplastik notwendige wellenförmige Bewegung ermöglichen. Dieses Design ermöglicht eine effizientere und gezieltere Sammlung von Partikeln.

Flexibilität der Teppichartigen Folie

Die flexible Folie, ähnlich einem Teppich, besteht aus einem Material, das sich verformen und bewegen kann, als Reaktion auf die Rotation der helikalen Struktur. Diese Flexibilität ermöglicht es der Folie, Wellenbewegungen zu erzeugen und die Bewegung der Schnecke nachzuahmen. Die wellenförmige Folie erzeugt einen Wasserfluss, der Mikroplastik einfängt und sie in den Sammelbereich des Roboters bringt.

Überlegungen für die weitere Entwicklung

Obwohl der Roboter-Prototyp vielversprechend ist, sind weitere Überlegungen für die weitere Entwicklung erforderlich:

Schwimmkörper

Die Forscher müssen möglicherweise einen Schwimmkörper an den Roboter anbringen, um zu verhindern, dass er beim Sammeln von Mikroplastik sinkt. Auf diese Weise bleibt der Roboter an der Wasseroberfläche und erfüllt seine beabsichtigte Funktion effektiv, ohne durch Auftriebsprobleme behindert zu werden.

Die Zukunft der Mikroplastiksammlung

Die Entwicklung eines von der hawaiianischen Apfelschnecke inspirierten Roboter-Prototyps bietet aufregende Möglichkeiten für die Mikroplastiksammlung. Wenn diese Technologie erfolgreich ist, könnte sie eine effiziente und effektive Methode zur Entfernung von Mikroplastik von Wasseroberflächen bieten und dazu beitragen, die Auswirkungen auf marine Ökosysteme zu verringern und das Meerestierleben zu schützen.

Fazit

Die Bedrohung durch Mikroplastik in Gewässern erfordert innovative Lösungen. Der von der hawaiianischen Apfelschnecke inspirierte Roboter-Prototyp bietet einen vielversprechenden Ansatz, um Mikroplastik von Wasseroberflächen zu sammeln. Durch die Nachahmung der wellenförmigen Bewegung der Schnecke kann der Roboter einen Wasserfluss erzeugen, der Mikroplastik effizient einfängt. Mit weiterer Entwicklung könnte diese Technologie einen bedeutenden Beitrag zur Bewältigung des Problems der Mikroplastikverschmutzung in unseren Ozeanen und Gewässern leisten.

Quelle

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