Kiel scias ĉiu, kiu iam rektigis siajn harojn, akvo estas la malamiko.Haroj pene rektigitaj de varmego resaltos en buklojn tuj kiam ĝi tuŝos akvon.Kial?Ĉar hararo havas forman memoron.Ĝiaj materialaj trajtoj permesas al ĝi ŝanĝi formon en respondo al certaj stimuloj kaj reveni al sia origina formo en respondo al aliaj.
Kio se aliaj materialoj, precipe teksaĵoj, havus ĉi tiun tipon de formo-memoro?Imagu ĉemizon kun malvarmigaj ellastruoj, kiuj malfermiĝis kiam eksponite al humideco kaj fermiĝis kiam seka, aŭ unugranda vestaĵo kiu etendiĝas aŭ ŝrumpas al la mezuroj de persono.
Nun, esploristoj ĉe la Harvard John A. Paulson Lernejo de Inĝenieristiko kaj Aplikataj Sciencoj (SEAS) evoluigis biokongruan materialon kiu povas esti 3D-presita en ajnan formon kaj antaŭ-programita kun reigebla formomemoro.La materialo estas farita per keratino, fibreca proteino trovita en hararo, ungoj kaj konkoj.La esploristoj ĉerpis la keratinon el la restaĵo de Agora lano uzata en teksaĵa fabrikado.
La esplorado povus helpi la pli larĝan klopodon redukti malŝparo en la moda industrio, unu el la plej grandaj poluantoj sur la planedo.Jam projektistoj kiel Stella McCarthy reimagas kiel la industrio uzas materialojn, inkluzive de lano.
"Kun ĉi tiu projekto, ni montris, ke ne nur ni povas recikli lanon, sed ni povas konstrui aferojn el la reciklita lano, kiuj neniam antaŭe estis imagitaj," diris Kit Parker, la Tarr Familia Profesoro pri Bioinĝenierado kaj Aplikata Fiziko ĉe SEAS kaj altrangulo. aŭtoro de la papero."La implicoj por la daŭripovo de naturaj rimedoj estas klaraj.Kun reciklita keratina proteino, ni povas fari same multe, aŭ pli, ol tio, kio estis farita ĝis nun per tondado de bestoj kaj, farante tion, redukti la median efikon de la tekstila kaj moda industrio."
La esplorado estas publikigita en Nature Materials.
La ŝlosilo al la formo-ŝanĝiĝaj kapabloj de keratino estas ĝia hierarkia strukturo, diris Luca Cera, postdoktoriĝa kunulo ĉe SEAS kaj unua verkinto de la artikolo.
Ununura ĉeno de keratino estas aranĝita en font-similan strukturon konatan kiel alfa-helico.Du el tiuj ĉenoj tordas kune por formi strukturon konatan kiel volvita bobeno.Multaj el tiuj bobenitaj bobenoj estas kunvenitaj en protofilamentojn kaj poste grandajn fibrojn.
"La organizo de la alfa helico kaj la konektivaj kemiaj ligoj donas al la materialo kaj forton kaj forman memoron," diris Cera.
Kiam fibro estas etendita aŭ eksponita al speciala stimulo, la font-similaj strukturoj malvolviĝas, kaj la obligacioj realigiĝas por formi stabilajn beta-tukojn.La fibro restas en tiu pozicio ĝis ĝi estas ekigita por volvi reen en sian originan formon.
Por pruvi ĉi tiun procezon, la esploristoj 3D-presis keratinajn foliojn en diversaj formoj.Ili programis la permanentan formon de la materialo - la formon al kiu ĝi ĉiam revenos kiam ekigita - uzante solvaĵon de hidrogena peroksido kaj mononada fosfato.
Post kiam la memoro estis fiksita, la folio povus esti reprogramita kaj muldita en novajn formojn.
Ekzemple, unu keratina folio estis faldita en kompleksan origamistelon kiel sia permanenta formo.Post kiam la memoro estis fiksita, la esploristoj trempis la stelon en akvon, kie ĝi disvolviĝis kaj fariĝis modlebla.De tie, ili rulis la folion en streĉan tubon.Post kiam seka, la tuko estis ŝlosita kiel plene stabila kaj funkcia tubo.Por inversigi la procezon, ili metis la tubon reen en akvon, kie ĝi malvolvis kaj faldis reen en origamistelon.
"Ĉi tiu du-ŝtupa procezo de 3D presado de la materialo kaj poste fiksi ĝiajn konstantajn formojn permesas la fabrikadon de vere kompleksaj formoj kun strukturaj trajtoj ĝis la mikrona nivelo," diris Cera."Ĉi tio igas la materialon taŭga por vasta gamo de aplikoj de tekstila ĝis hista inĝenierado."
"Ĉu vi uzas tiajn fibrojn por fari mamzonojn, kies taso grandeco kaj formo povas esti personecigitaj ĉiutage, aŭ vi provas fari aktivigajn teksaĵojn por medicina terapio, la eblecoj de la laboro de Luca estas larĝaj kaj ekscitaj," diris Parker."Ni daŭre reimagas teksaĵojn uzante biologiajn molekulojn kiel inĝenierajn substratojn kiel ili neniam antaŭe estis uzitaj."
Afiŝtempo: Sep-21-2020