Материјалот сличен на волна може да запомни и да ја промени формата

Како што знае секој кој некогаш ја исправил косата, водата е непријател.Косата макотрпно исправена од топлината ќе се врати во кадрици во моментот кога ќе допре вода.Зошто?Бидејќи косата има форма на меморија.Неговите материјални својства му дозволуваат да ја менува формата како одговор на одредени стимули и да се врати во првобитната форма како одговор на другите.
Што ако другите материјали, особено текстилот, имаат ваков тип на меморија?Замислете маица со отвори за ладење што се отвораат кога се изложени на влага и се затвораат кога се суви, или облека со една големина што се протега или се собира до мерката на една личност.
Сега, истражувачите од Факултетот за инженерство и применети науки на Харвард Џон А.Материјалот е направен со помош на кератин, фиброзен протеин кој се наоѓа во косата, ноктите и школките.Истражувачите го извлекле кератинот од преостанатата волна Агора што се користи во производството на текстил.
Истражувањето може да помогне во пошироките напори за намалување на отпадот во модната индустрија, еден од најголемите загадувачи на планетата.Веќе дизајнерите како Стела Мекарти повторно размислуваат како индустријата користи материјали, вклучително и волна.
„Со овој проект, покажавме дека не само што можеме да рециклираме волна, туку можеме да изградиме работи од рециклирана волна што никогаш порано не биле замислени“, рече Кит Паркер, професор по биоинженерство и применета физика од семејството Тар во SEAS и сениор. автор на трудот.„Импликациите за одржливоста на природните ресурси се јасни.Со рециклиран кератински протеин, можеме да направиме исто толку, или повеќе од она што е направено со стрижење на животните до денес и, со тоа, да го намалиме влијанието врз животната средина на текстилната и модната индустрија“.
Истражувањето е објавено во Nature Materials.
Клучот за способностите на кератинот за менување на обликот е неговата хиерархиска структура, рече Лука Цера, постдокторски соработник во SEAS и прв автор на трудот.
Еден синџир на кератин е распореден во структура слична на пружина позната како алфа-спирала.Два од овие синџири се извртуваат заедно за да формираат структура позната како намотана намотка.Многу од овие намотани намотки се составуваат во протофиламенти и на крајот големи влакна.
„Организацијата на алфа-спиралата и сврзните хемиски врски му даваат на материјалот и сила и меморија на обликот“, рече Цера.
Кога влакното се истегнува или е изложено на одреден стимул, структурите слични на пружини се расклопуваат, а врските повторно се усогласуваат за да формираат стабилни бета-листови.Влакното останува во таа положба додека не се активира да се навива во првобитната форма.
За да го демонстрираат овој процес, истражувачите 3Д-печатиле кератински листови во различни форми.Тие ја програмираа постојаната форма на материјалот - обликот во кој секогаш ќе се враќа кога ќе се активира - користејќи раствор од водород пероксид и мононатриум фосфат.
Откако ќе се постави меморијата, листот може да се репрограмира и да се обликува во нови форми.
На пример, еден кератински лист беше превиткан во сложена оригами ѕвезда како негова постојана форма.Откако меморијата беше поставена, истражувачите ја потопиле ѕвездата во вода, каде што се расплетувала и станала податлива.Оттаму го превртеа листот во тесна цевка.Откако ќе се исуши, листот беше заклучен како целосно стабилна и функционална цевка.За да го свртат процесот, тие ја вратиле цевката во вода, каде што се одмотувала и се преклопувала назад во оригами ѕвезда.
„Овој процес во два чекора на 3Д печатење на материјалот и потоа поставување на неговите постојани форми овозможува изработка на навистина сложени форми со структурни карактеристики до ниво на микрони“, рече Цера.„Ова го прави материјалот погоден за широк спектар на апликации од текстил до инженерство на ткиво“.
„Без разлика дали користите вакви влакна за правење градници чија големина и облик на чашката може да се приспособат секој ден, или се обидувате да направите текстил за активирање за медицински терапевтски средства, можностите за работата на Лука се широки и возбудливи“, рече Паркер.„Продолжуваме повторно да го замислуваме текстилот со користење на биолошки молекули како инженерски супстрати какви што никогаш досега не биле користени“.


Време на објавување: 21.09.2020