会潜水的赛博格昆虫:给蟑螂穿上水下潜水服

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科学家为蟑螂设计了一套可穿戴的”潜水服”,让这种陆生昆虫能够在水下长时间存活并活动,从而打造出可在陆地与水下自由穿行(terra-aqua)的两栖赛博格昆虫(cyborg insect),用于复杂环境中的探索。

这套潜水服由三个部件组成:一是产氧装置——一个用二氧化锰(MnO2)催化过氧化氢分解产氧的化学反应器,不含任何电子元件;二是柔性防水外壳——包裹昆虫腹部的薄壁封套,既作氧气储罐又不妨碍其自然运动;三是输氧导管——定制接头,把产生的氧气直接送到蟑螂胸部的气门(spiracles)。

关键结果令人印象深刻:穿上潜水服的蟑螂可在水下维持呼吸与运动长达 3 小时,而无防护的蟑螂仅能撑约 2 分钟。其陆地移动速度为 87.5 毫米/秒,水下为 78.4 毫米/秒,并能穿越 2 厘米的狭窄空间以及充满 CO2 的环境。产氧量在 8 分钟内达到约 47% 的峰值浓度,尽管持续被消耗,仍能维持 3 小时的充足供氧。研究者还进行了防水完整性测试、机械冲击评估和长时运动监测,并在同时含有毒气体与全淹没的混合危险隧道中验证了功能。

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