材料領(lǐng)域再現(xiàn)突破 石墨烯凝膠造就軟體機(jī)器人

不同于《星球大戰(zhàn)》和《終結(jié)者》中的“金屬機(jī)器人”未未來機(jī)器人將是柔軟可變形的“軟體”，與人類將越來越相像。這種靈活移動(dòng)的軟體機(jī)器人，能夠爬行、扭動(dòng)，并蠕動(dòng)穿過堅(jiān)硬、狹小的空間，應(yīng)用極為廣泛。目前科學(xué)家們研制出了一種新形式的可對(duì)近紅外光響應(yīng)的水凝膠，可以作為軟體機(jī)器人的原料。這種材料由蛋白和彈性蛋白構(gòu)成，其中還包含薄的石墨烯層。隨著石墨烯在軟體機(jī)器人材料領(lǐng)域再度突破，東寶生物（300239）、東方海洋（002086）、中國(guó)寶安（000009）等相關(guān)的蛋白和石墨稀上市公司值得關(guān)注。

材料是軟體機(jī)器人發(fā)展核心

軟體機(jī)器人是一種新型柔韌機(jī)器人，可以僅用空氣來驅(qū)動(dòng)。此前科學(xué)家研究的軟體機(jī)器人采用紙質(zhì)和硅橡膠制成，能夠彎曲、扭轉(zhuǎn)和抓起自身重量100多倍的物體。軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感是摸仿人類的內(nèi)部構(gòu)造或昆蟲的外形架構(gòu)等，尤其是后者。

此前，大多數(shù)人聽到“機(jī)器人”一詞，便會(huì)想起金屬人形生物。不過現(xiàn)在，科學(xué)家們開始在章魚、海參、魷魚和毛毛蟲等生物中尋找創(chuàng)作靈感，以此來創(chuàng)造“軟機(jī)器人”。目前，科學(xué)家們研發(fā)出一種新形式的可對(duì)近紅外光響應(yīng)的水凝膠，將有助于實(shí)現(xiàn)軟體機(jī)器人。這種材料由蛋白和彈性蛋白構(gòu)成，還包含有薄的石墨烯層。合成蛋白在冷卻后將吸收水，加熱時(shí)，水便被釋放。當(dāng)石墨層積熱量時(shí)，它們便獲得近紅外范圍內(nèi)的光。

研究人員稱，將這些材料結(jié)合，能夠復(fù)制植物細(xì)胞對(duì)光的響應(yīng)過程。只有在這種情況下，這一過程才能更具控制性。由于凝膠材料并不能十分均勻地分布，因此材料便會(huì)向光源一方彎曲。這種效應(yīng)已經(jīng)在以一只手的形狀存在的水凝膠證實(shí)，曝光于光一側(cè)的手指水凝膠開始彎曲。

分析人士指出，許多機(jī)器人的關(guān)節(jié)是由可變形的材料制成，非�？旖莺蛷�(qiáng)大，但現(xiàn)有技術(shù)還不能生產(chǎn)出與自然界動(dòng)物相媲美的野外活動(dòng)能力的機(jī)器人。制造隨意運(yùn)動(dòng)且能精確控制的軟體裝置難度極大，這就是為何至今機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仍舊像機(jī)器人而不是活生生動(dòng)物的主要原因。而石墨烯凝膠將可以為機(jī)器人開發(fā)柔軟材料，在該領(lǐng)域形成突破。

軟體機(jī)器人應(yīng)用空間廣泛

機(jī)械工程師常使用剛性金屬材料制造機(jī)器人，但這類機(jī)器人通常分量重且昂貴，能執(zhí)行的動(dòng)作類型有限，還難以在復(fù)雜地形中行進(jìn)。而靈活移動(dòng)的軟體機(jī)器人，能夠爬行、扭動(dòng)，并蠕動(dòng)穿過堅(jiān)硬、狹小的空間。

由于具備身體容易彎曲的優(yōu)點(diǎn)，軟體機(jī)器人應(yīng)用極為廣泛。比如，能進(jìn)到狹小的空間進(jìn)行監(jiān)控，鉆進(jìn)人的身體提供醫(yī)學(xué)影像或散布藥物；能使許多危險(xiǎn)手術(shù)更加安全，且疼痛減少；能去宇航員不能去的地方，比如為美國(guó)宇航局修理空間站；能夠執(zhí)行工業(yè)中需要彈性運(yùn)動(dòng)的更加復(fù)雜的任務(wù)；能夠幫助進(jìn)行危險(xiǎn)環(huán)境的探查，如核反應(yīng)堆和地雷探測(cè)；能夠承擔(dān)在擁擠空間里需要更加擠壓的任務(wù)等。

美國(guó)麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)曾開發(fā)一個(gè)軟體機(jī)器人，使用了形狀記憶合金制成的人造肌肉。它既柔軟又堅(jiān)韌，能像蚯蚓那樣蠕動(dòng)，卻能在狠狠錘打下安全無恙。這種機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)就是它的耐用性。由于沒有氣動(dòng)泵、剛性的齒輪和電池，機(jī)器人能夠熬過各種各樣的襲擊，這使它能滿足一些軍事應(yīng)用的需求。

最近，機(jī)器人科學(xué)家的設(shè)計(jì)靈感已轉(zhuǎn)向自然。哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“軟機(jī)器人”就是受到魷魚和章魚等海洋生物的啟發(fā)。這些以硅為基礎(chǔ)的創(chuàng)作，不僅具有廣泛的靈活性，也可以改變顏色。這種機(jī)器人會(huì)爬行、懂得偽裝，并能避開紅外線攝像機(jī)的追蹤。

關(guān)注蛋白和石墨烯上市公司

鑒于軟體機(jī)器人廣闊的發(fā)展前景，作為其生產(chǎn)原料的蛋白和石墨烯公司值得關(guān)注，比如東寶生物、東方海洋、中國(guó)寶安等。

東寶生物（300239）：公司成功研發(fā)出以雙90優(yōu)質(zhì)骨明膠為原料、采用“酶解法”生產(chǎn)分子量集中分布于500-4000道爾頓且平均分子量在2300道爾頓左右的小分子量膠原蛋白技術(shù)，該技術(shù)已于2010年3月25日通過內(nèi)蒙古自治區(qū)科學(xué)技術(shù)廳組織的省級(jí)技術(shù)鑒定以及“生產(chǎn)性試驗(yàn)鑒定”，并向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)發(fā)明專*。目前已形成200噸/年的產(chǎn)能規(guī)模，募資項(xiàng)目投產(chǎn)產(chǎn)能將擴(kuò)大至1200噸/年。1噸雙90優(yōu)質(zhì)骨明膠加工為小分子量膠原蛋白，其價(jià)值將至少增加約3—4倍。公司小分子量膠原蛋白產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)，在該類產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)方面與國(guó)外廠商的競(jìng)爭(zhēng)站在了同一起跑線上。

東方海洋（002086）：海水養(yǎng)殖業(yè)務(wù)已成為東方海洋主要利潤(rùn)來源，尤其是隨著海參養(yǎng)殖達(dá)產(chǎn)、三文魚養(yǎng)殖逐步達(dá)產(chǎn)，相關(guān)業(yè)務(wù)收入均呈快速上升趨勢(shì)。其中，公司海參養(yǎng)殖毛利率保持在57.14%,利潤(rùn)穩(wěn)定；三文魚工廠化養(yǎng)殖技術(shù)已獲得國(guó)家34項(xiàng)專*，正打開國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。隨著三文魚養(yǎng)殖產(chǎn)能逐步放大，其銷售成為公司發(fā)展的重中之重。公司在魚蛋白上的研究較深，集團(tuán)公司的膠原蛋白鈦已經(jīng)上市。

中國(guó)寶安（000009）：2013年5月3日公告，公司2013年4月28日收到“制備球狀石墨烯的方法”的發(fā)明專*證書。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過高溫造�；虻蜏乩鋬鲈炝＜庸�，形成的石墨烯球結(jié)構(gòu)均一，體積小，密度大，導(dǎo)電性能好，方便運(yùn)輸，可作為碳微球應(yīng)用于催化劑載體，藥物運(yùn)輸，鋰離子電池以及超級(jí)電容器，通過超聲處理即可使這種球狀石墨烯分散為10層以下的石墨烯單體，保留了原有單體石墨烯的優(yōu)良性質(zhì)，便于應(yīng)用于各種領(lǐng)域，安全性能高，可以連續(xù)制備生產(chǎn)，處理量可控可調(diào)，適宜大規(guī)模生產(chǎn)。