Mikroroboter reinigen Wasser

Winzige Roboter mit Eigenantrieb, die Blei aus konta­mi­niertem Wasser ent­fernen oder orga­nische Ver­schmutzungen abbauen können, haben Forscher des MPI für intel­l­igente Systeme ent­wickelt. In Zusammen­arbeit mit Kollegen in Barcelona und Singapur verwendete die Arbeits­gruppe von Samuel Sanchez Graphen­oxid zur Her­stellung von Mikro-Motoren für die Roboter. Die Mikro­roboter können Blei aus Industrie­abwasser adsor­bieren und in nur einer Stunde von 1000 ppb pro bis auf unter 50 ppb redu­zieren. Das Blei kann später zum Recycling ent­nommen und die Mikro­motoren können immer wieder verwendet werden.

„Die Außenhülle des Mikroroboters, welche aus Graphen besteht, fängt das Blei ein”, sagt Sanchez. „Die innere Platin­schicht funktio­niert als Antrieb und zer­fal­lendes Wasser­stoff­peroxid als Treib­stoff, sodass der Roboter sich selbst antreiben kann.“ Wenn Wasser­stoff­peroxid dem Abwasser zuge­setzt wird, zersetzt das Platin es zu harm­losem Wasser und Sauer­stoff­blasen, welche von der Rück­seite des Mikro­roboters zu dessen Antrieb ausge­stoßen werden. „Es ist wichtig, ein System zur Schad­stoff­besei­tigung zu verwenden, welches keine zusätzliche Ver­schmutzung erzeugt“, so der Forscher.

Zwischen dem Graphenoxid und den Platin­schichten befindet sich eine Nickel-Schicht, die es den Forschern ermöglicht, die Bewegung und Richtung des Mikro­roboters magnetisch von außen zu steuern. „Ein Magnet­feld kann verwendet werden, um sie alle aus dem Wasser zu sammeln, wenn sie fertig sind“, sagt Sanchez. „Zukünftig könnten unsere Mikro­roboter-Schwärme durch ein auto­mati­siertes System gesteuert werden, welches sie mittels Magneten dazu bringt, verschiedene Aufgaben zu erfüllen.“

Neben dem Abfangen von Schwermetall­verun­reini­gungen studierten die Forscher auch selbst-ange­triebene Mikro­boter, die in der Lage sind orga­nische Ver­schmutzungen abzu­bauen. Solche Mikro­boter könnten nach ihrem Einsatz wieder­her­ge­stellt und ohne Wirk­verlust für wieder­holte Anwen­dungen für einen Zeit­raum von bis zu fünf Wochen einge­setzt werden. „Wir planen, unsere Mikro­roboter weiter­zu­ent­wickeln, sodass sie auch andere Schad­stoffe sammeln können. Auch werden wir an der Senkung der Kosten für ihre Her­stellung sowie daran arbeiten, sie in großen Mengen her­stellen zu können“, sagt Sanchez, der auch an Mikro- und Nano­robotern mit Eigen­antrieb für Anwendungen wie etwa der Verab­reichung von Medi­ka­menten arbeitet.

MPI-IS / RK