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用可食用材料做一只機(jī)器人，大小和外形就和一顆膠囊差不多，這樣的機(jī)器人能食用嗎？
如果能吃，你對它的期待是怎樣的？Q 爽彈牙、油而不膩、入口即化？
等等，好像和機(jī)器人的人設(shè)不太符。應(yīng)該是：遇熱自動伸展、可受磁鐵控制，進(jìn)入體內(nèi)后不僅會像跳跳糖一樣尬舞，還能將誤吞食的電池取出來！
2016 年國際機(jī)器人與自動化大會上，就有這樣一款可食用膠囊機(jī)器人重磅亮相。
時隔四年后，奧地利約翰尼斯·開普勒林茨大學(xué)的一組研究人員也發(fā)明了一種“可食用”機(jī)器人。
制作這款機(jī)器人，使用的是基于食用級材料明膠的通用生物凝膠。
這只看上去有點(diǎn)兒眼熟的機(jī)器人也有點(diǎn)兒卑微——不僅可被人吃，還能在幾個小時內(nèi)被污水中的微生物吃（分）掉（解）。
在題為 Resilient yet entirely degradable gelatin-based biogels for soft robots and electronics（用于制造軟體機(jī)器人等電子產(chǎn)品的有彈性、可完全降解的明膠基生物凝膠）的論文中，研究團(tuán)隊詳細(xì)介紹了這款機(jī)器人和它背后的神奇材料。
論文中，研究人員開門見山：
材料驅(qū)動技術(shù)進(jìn)步。
目前，用于軟體機(jī)器人和可拉伸電子器件的生物主要為可降解和生物相容彈性材料，具有一系列特性，如：優(yōu)良的機(jī)械性能、可調(diào)諧性、可變更性、可自愈性。
但研究團(tuán)隊認(rèn)為，這種材料在環(huán)境中并不耐用，無法將所有特性同時體現(xiàn)在一個產(chǎn)品或平臺中。
因此研究團(tuán)隊開發(fā)了一種多功能明膠基生物凝膠。這種材料彈力很強(qiáng)，可自我粘附、快速愈合、易于復(fù)制和縮放，能在處理時完全降解。
據(jù)了解，這種材料完全由天然成分和食品級安全材質(zhì)構(gòu)成，其中包括：
明膠：可被人體完全降解；
檸檬酸：可阻止細(xì)菌生長；
甘油：可防止細(xì)菌滋生及脫水。
這里值得一提的是研究人員對于基本成分的選擇過程。
據(jù)論文介紹，研究人員為確定一種成分，對多種聚酯纖維和水凝膠成分做了對比，主要考慮的因素包括使用期限、機(jī)械性能、成本、可加工性、可合成性和降解能力。
經(jīng)對比，研究人員最后選定了明膠（上表最下面一行）。
之所以會用到明膠，就在于基于明膠的生物凝膠容易得到、無需合成，可以添加水溶性添加劑。同時，由于降解速率快，不僅對環(huán)境無害，甚至還可食用。
實(shí)際上，很多人對明膠并不陌生，從膠片、食品、化妝品到藥品，明膠可謂是無處不在。同時，明膠也已經(jīng)用于藥物遞送和骨組織工程等領(lǐng)域，比如 3D 打印器官和制造機(jī)器人。
為測試降解能力，研究團(tuán)隊將制成的生物凝膠片浸入 23°C 的去離子水中，發(fā)現(xiàn)數(shù)小時后生物凝膠片便會溶解（如下圖 c 所示）。
正因如此，研究團(tuán)隊表示，這種生物凝膠十分適合臨時安裝和需經(jīng)常更新的場景，一經(jīng)觸發(fā)，將在幾天內(nèi)分解，可在瞬態(tài)裝置中獲益。
除此之外，研究團(tuán)隊還通過廢水中微生物的生物需氧量（BOD）來測量生物凝膠的完全需氧分解能力。結(jié)果表明，10 天可除去 60% 有機(jī)化合物（如下圖 d 所示）。因此，基于該團(tuán)隊研制的生物凝膠，或許研究人員可以開辟水中、體內(nèi)生物可降解應(yīng)用的新途徑。
研究團(tuán)隊在論文中寫道：
這種生物凝膠向打造持久的、可持續(xù)的軟體機(jī)器人和電子系統(tǒng)邁進(jìn)了一步。
那么，基于上述材料制作出的機(jī)器人是怎樣的呢？
外形上，研究人員受到了大象的啟發(fā)。當(dāng)然了，不僅是外形類似大象，由于集成了可反饋和控制的傳感器，機(jī)器人的象鼻子也能抓住物體。
材料上，研究人員在生物凝膠的基礎(chǔ)上，結(jié)合了纖維素、鋅等天然衍生材料。
其中，纖維素是一種常見的結(jié)構(gòu)多糖，被用作動態(tài)環(huán)境中的柔性氣動生物凝膠致動器外骨架（上圖 a 部分）。而將生物凝膠與結(jié)構(gòu)化鋅電極相結(jié)合，可使電子皮膚（新型可穿戴柔性仿生觸覺傳感器）完全降解（上圖 b 部分）。
因此，從機(jī)器人原件到可延伸電子設(shè)備，整個系統(tǒng)都是可生物降解的。研究團(tuán)隊也稱：
這為未來模擬我們自己皮膚的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備鋪平了道路。
上文提到，生物凝膠能在廢水中處理時完全降解，所以可能會有人質(zhì)疑這款機(jī)器人的機(jī)械性能。
考慮到這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊也解釋，生物凝膠可在環(huán)境條件下保持其機(jī)械性能一年以上；在沒有失效的情況下，軟制動器可承受超過 33 萬次的循環(huán)。
此外，研究團(tuán)隊表示，未來可用這款機(jī)器人在動物體內(nèi)輸送藥物。
雷鋒網(wǎng)了解到，論文合著者之一 Martin Kaltenbrunner 曾發(fā)問：
我們能否同時開發(fā)出一種使用時非常可靠、觸發(fā)時又會完全降解的材料？
現(xiàn)在看來，團(tuán)隊用其成果給出了答案。
Last but not least，回答一個重要問題，機(jī)器人能食用嗎？
根據(jù)研究團(tuán)隊的說法，雖然生物凝膠可食用，但這款機(jī)器人的電子原件和傳感器目前還不能食用。
實(shí)際上，早在 2017 年，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室就推出了一款外形酷似軟糖的可食用機(jī)器人，可完全食用，也是由明膠制成。
雷鋒網(wǎng)曾報道，這種機(jī)器人能夠與營養(yǎng)品、藥物等成分混合，被人體消化和代謝，我們可以把機(jī)器人等同于一種食物。
可見，這款被稱為醫(yī)療黑科技的機(jī)器人是能被我們吃掉的，而在安全性方面，IEEE Spectrum 編輯 Evan Ackerman 的一句話也給我們吃了一顆定心丸：
據(jù)我們所知，截至目前，還沒有一個可食用機(jī)器人在被人吃過以后，自己從人們的胃里爬出來過。
引用來源：
https://www.nature.com/articles/s41563-020-0699-3
雷鋒網(wǎng)
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