宾厄姆顿大学和纽约州立大学的研究人员开发了一种可以在水中滑行的自供电“虫子”，他们希望这将给水生机器人带来革命性的变化。

未来学家预测，到2035年，将有超过1万亿个自主节点作为“物联网”的一部分集成到所有人类活动中。很快，几乎任何物体——无论大小——都将向中央数据库提供信息，而无需人工参与。

让这个想法变得棘手的是，71%的地球表面被水覆盖，水生环境构成了关键的环境和后勤问题。

为了应对这些挑战，美国国防高级研究计划局(DARPA)启动了一个名为“物海”的项目。

在过去的十年里，宾厄姆顿大学教授Seokheun“Sean”Choi——托马斯·j·沃森工程与应用科学学院电气与计算机工程系的教员，先进传感技术和环境可持续性研究中心(CREATES)主任——从海军研究办公室获得了研究资金，用于开发可能具有100年保存寿命的细菌驱动生物电池。

Choi和24届博士Anwar Elhadad以及博士生Yang“Lexi”Gao一起开发了这种自供电的虫子。

新的水上机器人使用了类似的技术，因为它在不利条件下比太阳能、动能或热能系统更可靠。

一面亲水一面疏水的Janus界面，让水中的营养物质进入，并将其保存在设备内，为细菌孢子的产生提供燃料。

“当环境对细菌有利时，它们会变成营养细胞并产生能量，”他说，“但当条件不有利时——例如，天气很冷或营养物质缺乏——它们会回到孢子中。”通过这种方式，我们可以延长使用寿命。”

宾厄姆顿研究小组的研究显示，发电量接近1毫瓦，足以运行机器人的机械运动和任何可以跟踪环境数据的传感器，如水温、污染水平、商业船只和飞机的运动以及水生动物的行为。

能够将机器人送到任何需要它们的地方是目前“智能浮标”的明显升级，“智能浮标”是固定在一个地方的固定传感器。

改进这些水生机器人的下一步是测试哪种细菌最适合在紧张的海洋条件下产生能量。

崔说:“我们使用了非常常见的细菌细胞，但我们需要进一步研究，以了解在这些海洋区域实际生活的是什么。”“之前，我们证明了多种细菌细胞的结合可以提高可持续性和能量，所以这是另一个想法。也许通过机器学习，我们可以找到细菌种类的最佳组合，以提高功率密度和可持续性。”

作者：宾厄姆顿大学

链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/07/240729173341.htm

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