土壤是我们日常生活中最关键的、如果不是被低估的元素之一——它对我们赖以生存的食物和资源的生长至关重要，可以防治干旱，防止洪水，并能在未来多年内封存二氧化碳。然而，由于气温升高和气候变化导致的生物多样性丧失，我们脚下的土壤正面临着持续的威胁。尽管我们可能认为土壤很简单，但要从地表了解地面深处真正发生的事情却相当困难。
然而，意大利的科学家们认为他们可能找到了一个机器人解决方案——一个种子启发的机器人。意大利技术学院 (IIT) 位于热那亚的仿生软体机器人 (BSR) 实验室的科学家们开发了第一个 4D 打印的、受种子启发的软体机器人，他们声称该机器人可以充当传感器，监测土壤中的污染物、二氧化碳含量、温度和湿度。他们今年早些时候在 Advanced Science 上发表了他们的研究成果。这项研究是欧盟资助的 I-Seed 项目的一部分，该项目旨在制造能够检测空气和土壤环境变化的机器人。
他们创造出来的这个是一个人造种子，其灵感来自于南非天竺葵 (Pelargonium appendiculatum) 的种子结构。这种块茎、毛叶植物的种子能够根据其环境的湿度改变形状。根据这项研究，当种子需要离开植物时，它们会脱离并能独立移动以“穿透”土壤裂缝。这几乎看起来像爬行和燃烧的动作，这是由于其螺旋形状会根据环境变化而改变。在某种程度上，这些卷曲的种子仅通过根据空气中水分含量的变化而膨胀和收缩来找到自己的栖息地。
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IIT-BSR 的团队通过结合 3D 打印和静电纺丝技术模仿了这些种子，使用了在暴露于湿度时也会吸收并膨胀的材料。作者使用熔融沉积成型技术打印了聚己内酯的基材层，这是一种可生物降解的热塑性聚酯，通过氧等离子体激活以增加吸水能力。接下来，他们添加了由聚环氧乙烷外壳和纤维素纳米晶体芯制成的静电纺丝吸湿纤维。
在土壤样本中进行测试时，该机器人能够像天然种子一样在土壤中摇摆、适应裂缝的形状并钻入地面的洞中。更不用说，它还能举起自身重量约 100 倍的物体。IIT 的博士生、该论文的第一作者 Luca Cecchini 在一份声明中表示，这种可生物降解且能量自主的机器人可以作为“用于地表土壤勘探和监测的无线、无电池工具”。
IIT 的机器人学副主任兼 I-Seed 项目协调员 Barbara Mazzolai 在声明中表示：“通过这项最新研究，我们进一步证明了创造创新解决方案是可能的，这些解决方案不仅旨在监测我们地球的健康状况，而且还能在不改变它的前提下实现这一目标。”
