一种新型机器人种子可以钻入土壤来收集气候数据

土壤是日常生活中最重要的元素之一，即使没有被低估——它对于种植我们赖以生存的食物和资源、抗旱、防洪以及在未来几年内封存二氧化碳至关重要。但是，由于气候变化导致气温升高和生物多样性丧失，我们脚下的泥土不断受到威胁。尽管我们认为土壤很简单，但从地表很难知道地下深处到底发生了什么。

然而，意大利的科学家认为他们可能有一个机器人解决方案——一种受种子启发的机器人。意大利热那亚理工学院 (IIT-Italian Institute of Technology) 下属的仿生软机器人 (BSR) 实验室的科学家开发出了第一个受种子启发的 4D 打印软机器人，他们声称它可以作为传感器监测土壤中的污染物、二氧化碳水平、温度和湿度。他们今年早些时候在《先进科学》杂志上发表了他们的研究成果。这项研究是欧盟资助的 I-Seed 项目的一部分，旨在制造能够检测空气和土壤环境变化的机器人。

他们发明的是一种人造种子，其灵感来自南非天竺葵（又名 Pelargonium appendiculatum）的结构。这种块茎状、多毛叶子的植物的种子能够根据环境湿度改变形状。研究表明，当种子离开植物时，它们会脱离植物并独立移动以“穿透”土壤裂缝。这几乎看起来像爬行和燃烧的动作，这是因为它的螺旋形状会根据环境变化而变化。在某种程度上，这些卷曲的种子可以通过根据空气中水分含量的变化而膨胀和收缩来找到自己的家。

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IIT-BSR 团队通过结合 3D 打印和静电纺丝技术模拟了这些种子，使用的材料在暴露于湿气时也会吸收水分并膨胀。作者使用熔融沉积模型打印了一层聚己内酯基底层，这是一种可生物降解的热塑性聚酯，使用氧等离子体激活以提高吸水能力。接下来，他们添加了由聚环氧乙烷壳和纤维素纳米晶体核制成的静电纺丝吸湿纤维。

在土壤样本中进行测试时，该机器人能够摆动身体，根据裂缝调整形状，并像天然种子一样钻入地面的洞中。更不用说，它能够举起大约 100 倍于自身重量的物体。第一作者、IIT 博士生 Luca Cecchini 在一份声明中表示，这种可生物降解且能源自主的机器人可以用作“用于地表土壤探索和监测的无线、无电池工具”。

印度理工学院机器人技术副主任兼 I-Seed 项目协调员 Barbara Mazzolai 在声明中表示：“凭借这项最新研究，我们进一步证明，我们能够创造出创新的解决方案，不仅能够监测地球的状况，而且无需改变地球。”