美國研究人員開發魚形納米機器人以高效從海水中收集鋰資源

美國的研究人員已經開始開發魚類形狀的納米機器人，這些機器人能夠在海水中游泳並採集鋰，以期加強國內對這種關鍵材料的供應。該項目由德克薩斯農工大學的王詩仁博士和邱晶晶博士主導，可能使從海水中回收鋰的效率更高。此項研究獲得了美國能源部（DOE）提供的 100 萬美元資助。這項技術不再依賴傳統的採礦或地下鹵水提取，而是使用自主的微型和納米機器人。這些微型設備能夠主動尋找並捕捉海水中的鋰離子。

新方法的潛力與應用

這種新方法有望將海水轉化為電動車（EV）、電池和能源儲存的穩定替代鋰源。

邱博士表示：「我們的目標是開發一項技術，以支持更可靠的國內鋰供應鏈，同時減少與傳統提取方法相關的環境足跡。」鋰離子（Li-ion）電池因其高能量密度、長循環壽命和快速充電能力而成為電動車的主要選擇。然而，傳統的鋰提取方法難以滿足日益增長的需求。根據預測，全球需求到 2030 年將增長至 2024 年水平的三倍，到 2035 年將增長至 4.2 倍。此外，電動車和電池儲存目前已經佔鋰消耗的約 61%，預計到 2024 年將超過 90%。

為了應對這一問題，德克薩斯農工大學的研究人員開始設計微型移動機器人，以提高從海水中回收鋰的效率。

這些機器人在外界刺激（如光線）下被激活，並在游泳時主動搜尋鋰離子。根據團隊的説法，這樣能提高捕獲鋰礦的概率。一旦完成任務，這些機器人可以通過磁場被收集，這樣可以回收和重用顆粒。邱博士指出：「與傳統採礦需要挖掘土地或從地下抽取鹵水並消耗大量能源相比，這些自主微型/納米機器人能夠自由地在海水中移動，幾乎不需要基礎設施。」

技術挑戰與未來方向

儘管該技術顯示出潛力，團隊仍然承認在其工業化應用之前，還面臨幾個技術挑戰。其中最大的挑戰是選擇性地從海水中分離鋰與其他溶解礦物。為了證明這些機器人能夠在惡劣的海洋環境中持續運行並具成本效益，團隊將專注於提高其性能，測試鋰回收效率，並開發將技術擴展至更大演示系統的方法。該項工作結合了微型和納米機器人技術、生物模仿運動、智能材料工程、鋰回收特性及海洋系統測試的專業知識。

邱博士在一份聲明中總結道：「海水鋰回收可以提供穩定的替代來源，以應對全球對鋰日益增長的需求。」該項目是美國能源部選中的 19 個倡議之一，旨在推進加強美國關鍵礦產供應鏈的技術。其目標是創造一條鋰回收和能源儲存的新途徑。