受野生燕麦启发的自播生物杂交"机器人种子"
科学家们复制了野燕麦使用的巧妙的种子输送系统,制造出了一种携带种子的生物杂交"机器人"。有朝一日,人们可以利用这种微型装置,更方便、更有效地进行农作物甚至森林的空中播种。野生燕麦(Avena sterilis)的每粒种子都包含在外壳中,外壳的一端伸出两条长臂,称为姊妹芒。当种子被植物释放后落在土壤上时,从土壤中吸收的水分会导致芒扭转和旋转,从而积累弹性能量,同时将种子的一端抬离地面。
当能量突然释放时,种子尖尖的另一端就会被压入土壤中。然后,沿着果壳外侧的背向绒毛会帮助种子保持稳固。
设计所依据的天然野生燕麦种子
意大利技术研究所(IIT-Italian Institute of Technology)和德国弗莱堡大学(University of Freiburg)的研究人员试图将这种机制复制到一种可用于输送任何种类种子的装置中。这就是所谓的 HybriBot。
机器人的核心是种子(和一些肥料),种子被封装在一个由面粉和水制成的模塑胶囊里。胶囊干燥后,它就会被乙基纤维素包裹,这是一种不溶于水的环保型生物聚合物,常用于将肥料控制释放到土壤中。
HybriBot 没有使用人工合成的姊妹芒,而是使用从真正的野生燕麦种子中提取的真正芒。它还加入了真正的燕麦籽壳毛。整个机器人的重量为 60 毫克,大约是天然野生燕麦种子重量的三倍。
左图为 HybriBot 的制造材料,包括 3D 打印的可重复使用的模具、面粉/水面团、野燕麦籽毛和野燕麦籽姊妹芒
研究人员告诉我们,虽然生产过程听起来可能相当繁琐和耗时,但自动化机器人装配系统可以快速、低成本地生产出成千上万个装有种子的HybriBots。重要的是,所有材料都可以在环境中生物降解,而且对任何可能食用它们的动物都无毒。
在目前进行的测试中,机器人已成功地将番茄、菊苣和柳叶菜等植物的种子送入盆栽土、粘土和沙子中。希望该技术得到进一步开发后,能应用于农业和林业领域。
由印度理工学院的芭芭拉-马佐莱(Barbara Mazzolai)和伊莎贝拉-菲奥雷罗(Isabella Fiorello)领导的这项研究的论文最近发表在《先进材料》(Advanced Materials)杂志上。您可以在下面的视频中看到 HybriBots 的工作情况。