食品科學和機械人技術的“聯姻”使可食用電子產品成為現實

Mondo 科技 更新 2024-03-02

科技記者劉霞.

去年4月,義大利理工學院高階研究員馬里奧·西羅尼(Mario Cironi)等人在美國《先進材料》雜誌上發表文章稱,他們已經開發出世界上第一款可充電和完全可食用的電池,並表示可食用電子裝置將對胃腸道的監測和**,以及食品質量監測產生重大影響。

可食用的電子元件有望改善醫療保健和緊急救援的現狀。 **義大利理工學院。

這個團隊並不孤單。 據物理學家組織Network稱,瑞士聯邦理工學院智慧型系統實驗室主任達里奧·弗洛里亞諾(Dario Floriano)目前正在進行一項大膽的研究專案:創造可食用的機械人和可消化的電子產品。

弗洛里亞諾說,無論看起來或聽起來多麼不可思議,將食品科學和機械人技術“結合在一起”將對醫療保健、環境保護和其他領域產生重大影響。

突破食品和機械人之間的界限。

弗洛里亞諾說,將食物和機械人技術結合起來的想法源於博士後研究員新竹君的評論。 根據新竹君的說法,機械人和生物系統之間的主要區別在於機械人不能被其他生物吃掉。 弗洛里亞諾開始思考如何突破食物和機械人之間的界限。

為此,他領導了乙個名為RoboFood的專案。 該專案旨在通過用可食用部件代替堅硬、冰冷的電子元件來創造可食用的機械人和行為像機械人一樣的食物,從而突破機械人研究的界限。 該專案為期4年,計畫持續到2025年9月。 該團隊包括來自瑞士、義大利、荷蘭和英國的科學家。

RoboFood團隊與荷蘭瓦赫寧根大學的科學家合作,開發了一種無人機,其翅膀由年糕與食用油和巧克力粘在一起製成。

弗洛里亞諾說,他們已經開發出了世界上第一架具有50%可食用部件的無人機。 無人機可用於緊急搜救行動,不僅可以定位失蹤人員或動物,還可以運送重要的食物或藥品,無人機本身是可食用的,符合聯合國在關鍵時期所需的食物標準。

當然,這款無人機目前面臨的挑戰是,它需要使用足夠堅固的可食用材料來製造能夠承受風、雨和熱的翅膀。

促進健康領域的實時診斷和治療。

專案團隊繼續將這一概念擴充套件到健康領域。 他們與英國布里斯托大學的機械人專家喬納森·羅西特(Jonathan Rosit)教授合作,開發了一種可消化的感測器,可以幫助**或監測腸道疾病。

雖然可吞嚥的裝置,例如含有相機或數字系統的藥丸,已經在醫療保健中使用,但目前這些裝置含有不可消化的成分,需要在使用後回收。 與這些腸道裝置不同,新的感測器不需要由患者排洩或從患者身上移除。 易於消化也避免了體內殘留的風險。

視覺中國。

研究小組表示,雖然需要進一步的測試和開發,但該感測器表明製造可消化的電子元件是可行的。

據西湖大學官網介紹,該校工學院江漢慶教授利用生活中可食用且還具有電子特性的可食用成分,如海藻、乳酪、食用金銀等,製造了可食用超級電容器。 據研究團隊介紹,這種超級電容器是可食用和可消化的,可用於為微型裝置供電,以檢測人體內部的生理狀態,避免侵入性測試引起的疼痛和不適。

江漢慶團隊認為,如果能夠以適當的方式將更多這樣的電子裝置植入或進入人體,那麼未來的實時診療電子儀器將非常有用,人類對自己的認識將無限擴充套件。

減少電子垃圾,保護環境。

據研究團隊介紹,“機器食品”專案除了應用於健康檢測領域外,還將為保護環境做出重大貢獻。 易於分解甚至消化的食品級材料和工藝有助於解決世界上日益嚴重的電子垃圾問題。

尤其是廢舊電池的問題。 據估計,美國每年有 30 億個電池被丟棄。 這些電池中的大多數最終進入垃圾填埋場,在那裡它們將有毒物質洩漏到環境中。

馬里奧還是“機器食品”團隊的負責人,在那裡他領導開發了世界上第乙個可食用的可充電電池,該電池幾乎可以與所有元件一起食用。 具體來說,電池陽極和陰極分別由核黃素(維生素B2)和槲皮素製成,電解質為水基,隔膜(陽極和陰極之間的透氣膜,可防止短路)由紫菜製成。

研究人員表示,一旦充電,這個 065 伏電池可在 12 分鐘內提供 48 微安的電流。 這聽起來並不多,但足以為低功率 LED 等小型電子裝置供電。 英國薩塞克斯大學(University of Sussex)電池技術開發物理學家康納·布蘭德(Connor Brand)指出,這項研究表明,可充電電池可以完全由可食用材料製成。

在另一項突破中,“Robofood”團隊開發了一種可食用的致動器,可將能量轉化為機械力,以幫助機械人發揮作用。 換句話說,當乙個裝有這種執行器的機械人被吞下時,執行器會讓機械人做一些有用的事情,這也標誌著研究團隊在實現功能齊全、可食用的機械人方面向前邁出了一大步。

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