专栏名称: 研之成理
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东华大学熊佳庆等《ACS Energy Letters》水体环境自主感知型水上机器人

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2024-10-04 12:43
    

主要观点总结

本文介绍了一种自主监测水体信息的水上机器人,该机器人利用气凝胶材料实现自主推进、电能采集和水体信息主动感知。通过连续运动固-液界面产电机制,实现了水体中无机盐、有机小分子、染料、pH值、鱼类运动等信息的自主检测。该工作对构建智能水生生态系统有重要启发。

关键观点总结

关键观点1: 水上机器人的设计和功能

机器人采用超轻、疏水、高电负性气凝胶材料,结合Marangoni自推动效应和固-液生电自能量传感机制,实现了自主推进、电能采集和水体信息主动感知。

关键观点2: 连续运动固-液界面产电机制

机器人通过间歇运动过程中的产电机制,实现了水体信息的自主检测。产电过程由三个阶段构成,包括建立初始双电层、破坏初始双电层以及形成新的双电层。

关键观点3: 机器人的电学感知能力

机器人具有优异的耐用性,在连续间歇运动后其疏水性、表面电势和电学输出可维持稳定。通过配置Marangoni效应的微型燃料泵,研究了机器人自主运动过程中的电信号发生机制。

关键观点4: 机器人的应用前景

该机器人可用于水质自主检测、水生物的状态监测以及水环境的智慧管理。通过揭示的连续滑行固-液生电传感机制,有望为智能水生生态系统的构建和提升人-机-环境交互应用提供启发。


文章预览

水污染已成为全球性环境问题,关乎社会生产安全和人类生命健康。利用水生机器人实现水体信息的主动探测和连续监测有望构建智能水生态系统,有助于提升水环境治理。理想的水生机器人,应具备主动利用环境能量、感知水体信息并实现信息反馈的能力,这有利于建立人-机-环境间的实时信息交互,对促进智能水生生态系统和环境可持续发展有重要意义。现有水生机器人通常功能单一,仅能满足运动或简单信息传感,无法有效协同水上运动、能量收集和主动传感能力,难以满足水生环境动态/连续监测需求。 近日,东华大学熊佳庆研究团队提出并证实一种可自主监测水体信息的水上机器人。作者开发了一种超轻/疏水/高电负性气凝胶,利用并行电极阵列放大连续固-液界面摩擦电效率,结合 Marangoni 自推动效应和固-液生电自能量传感机制,实现了 ………………………………

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