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科学家利用AI设计增强型微型马达 从废水中产生绿色能源
发布日期:2023-11-14 17:05:54  稿源:cnBeta.COM

西班牙加泰罗尼亚化学研究所(ICIQ)的研究人员设计了能自行移动的微型马达,用于净化废水。这一过程可以产生氨,而氨可以作为一种绿色能源。现在,哥德堡大学开发的一种人工智能方法将用于调整电机,以达到最佳效果。

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这项研究中的微型马达外部涂有化合物漆酶,这使得马达能够将水中的尿素转化为氨。资料来源:加泰罗尼亚化学研究所(ICIQ)

微电机已成为一种很有前途的环境修复工具,这主要是由于它们能够在微观尺度上自主导航并执行特定任务。微电机由硅和二氧化锰制成的管子组成,其中一端通过化学反应释放气泡。这些气泡就像马达一样带动管子运动。

加泰罗尼亚化学研究所(ICIQ)的研究人员制造了一种覆盖有化合物漆酶的微电机,当污染水中的尿素与电机接触时,漆酶会加速将尿素转化为氨。

"这是一个有趣的发现。如今,水处理厂难以分解所有尿素,导致水排放后富营养化。"ICIQ凯瑟琳-比利亚(Katherine Villa)博士小组的博士生丽贝卡-费雷尔(Rebeca Ferrer)说。

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哥德堡大学教授乔瓦尼-沃尔佩。图片来源:Johan Wingborg

将尿素转化为氨还具有其他优势。如果能从水中提取氨,还可以将氨转化为氢,从而获得绿色能源。

不过要将新技术实用化还有大量的开发工作要做,微电机产生的气泡给研究人员带来了难题。

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凯瑟琳-比利亚,加泰罗尼亚化学研究所(ICIQ)组长。图片来源:ICIQ

"我们需要优化设计,使管道能够尽可能高效地净化水。"费雷尔解释说:"要做到这一点,我们需要观察它们是如何运动的,以及它们能持续工作多长时间,但这很难在显微镜下观察到,因为气泡会遮挡视线。"

不过,得益于哥德堡大学研究人员开发的一种人工智能方法,我们可以在显微镜下估算微电机的运动。通过机器学习,可以同时监控液体中的多个电机。

"如果我们无法监控微电机,就无法对其进行开发。"哥德堡大学物理系博士生 Harshith Bachimanchi 说:"我们的人工智能在实验室环境下运行良好,目前开发工作正在实验室环境下进行。"

研究人员很难说城市水处理厂还要多久才能成为能源生产商。还有很多开发工作要做,包括人工智能方法,需要对其进行修改,目标是将电机调整到完美状态,以便在大规模试验中发挥作用。

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