Nagu igaüks, kes on kunagi oma juukseid sirgendanud, teab, et vesi on vaenlane.Kuumuse poolt hoolikalt sirgendatud juuksed põrkuvad tagasi lokkidesse kohe, kui need puudutavad vett.Miks?Sest juustel on kujumälu.Selle materjali omadused võimaldavad tal muuta kuju vastuseks teatud stiimulitele ja naasta oma esialgsele kujule vastusena teistele.
Mis siis, kui teistel materjalidel, eriti tekstiilidel, oleks seda tüüpi kujumälu?Kujutage ette jahutusavadega T-särki, mis niiskuse käes avanevad ja kuivades suletakse, või universaalset riietust, mis venib või kahaneb inimese mõõtude järgi.
Nüüd on Harvardi John A. Paulsoni inseneri- ja rakendusteaduste kooli (SEAS) teadlased välja töötanud bioühilduva materjali, mida saab 3D-printida mis tahes kujul ja millele saab eelprogrammeerida pööratava kujumälu.Materjal on valmistatud keratiinist, kiulisest proteiinist, mida leidub juustes, küüntes ja kestades.Teadlased ekstraheerisid keratiini tekstiilitootmises kasutatud Agora villa jääkidest.
Uuringud võivad aidata kaasa laiemale jõupingutusele jäätmete vähendamisel moetööstuses, mis on üks planeedi suurimaid saastajaid.Juba praegu mõtlevad disainerid, nagu Stella McCarthy, ümber, kuidas tööstus kasutab materjale, sealhulgas villa.
"Selle projektiga oleme näidanud, et me ei saa mitte ainult villa ringlusse võtta, vaid saame ehitada ringlussevõetud villast asju, mida pole kunagi varem ette kujutatud," ütles Kit Parker, SEASi Tarri perekonna bioinseneri ja rakendusfüüsika professor ja vanem. töö autor.„Mõju loodusvarade jätkusuutlikkusele on selge.Taaskasutatud keratiinivalguga suudame teha täpselt sama palju või rohkemgi, kui on seni tehtud loomade pügamisel, ning seeläbi vähendada tekstiili- ja moetööstuse keskkonnamõju.
Uuring on avaldatud ajakirjas Nature Materials.
Keratiini kuju muutvate võimete võti on selle hierarhiline struktuur, ütles Luca Cera, SEASi järeldoktor ja artikli esimene autor.
Üks keratiini ahel on paigutatud vedrutaoliseks struktuuriks, mida tuntakse alfa-heeliksina.Kaks neist ahelatest keerduvad kokku, moodustades struktuuri, mida tuntakse mähisena.Paljud neist mähitud mähistest on kokku pandud protofilamentideks ja lõpuks suurteks kiududeks.
"Alfa-heeliksi korraldus ja keemilised sidemed annavad materjalile nii tugevuse kui ka kujumälu," ütles Cera.
Kui kiud on venitatud või kokkupuutel teatud stiimuliga, kerivad vedrutaolised struktuurid lahti ja sidemed joonduvad uuesti, moodustades stabiilsed beeta-lehed.Kiud jääb sellesse asendisse seni, kuni see käivitatakse kerima tagasi oma algsele kujule.
Selle protsessi demonstreerimiseks prindisid teadlased 3D-prinditud erineva kujuga keratiinilehti.Nad programmeerisid vesinikperoksiidi ja naatriumfosfaadi lahuse abil materjali püsiva kuju – kuju, mille see käivitamisel alati tagasi saab.
Kui mälu oli seadistatud, sai lehe ümber programmeerida ja uuteks vormideks vormida.
Näiteks volditi üks keratiinileht püsivaks origamitäheks.Kui mälu oli salvestatud, uputasid teadlased tähe vette, kus see lahti rullus ja vormitavaks.Sealt rullisid nad lehe tihedaks toruks.Kui leht oli kuivanud, lukustati see täielikult stabiilse ja funktsionaalse toruna.Protsessi ümberpööramiseks panid nad toru tagasi vette, kus see lahti rullis ja origami täheks voltis.
"See kaheetapiline materjali 3D-printimise ja seejärel püsivate kujundite seadmise protsess võimaldab valmistada tõeliselt keerulisi kujundeid, millel on kuni mikronite tasemeni struktuursed omadused," ütles Cera."See muudab materjali sobivaks paljude rakenduste jaoks alates tekstiilist kuni koetehnoloogiani."
„Kas kasutate selliseid kiude rinnahoidjate valmistamiseks, mille tassi suurust ja kuju saab iga päev kohandada, või proovite valmistada meditsiinilise teraapia jaoks kasutatavaid tekstiile, on Luca töövõimalused laiad ja põnevad," ütles Parker."Jätkame tekstiilide ümberkujundamist, kasutades tehniliste substraatidena bioloogilisi molekule, nagu neid pole kunagi varem kasutatud."
Postitusaeg: 21. september 2020