Uniwersytet Harvarda opracowuje nowe biokompatybilne materiały, które można drukować w dowolnym kształcie w 3D

Wiemy, że nawet włosy, które zostały starannie wyprostowane w wysokiej temperaturze, pod wpływem wody zwijają się. Dzieje się tak, ponieważ pamięć kształtu włosa, czyli właściwości materiałowe włosa, pozwala mu zmieniać kształt pod wpływem określonych bodźców i powracać do niego pod wpływem innych bodźców. Oryginalny kształt.

Zainspirowani tym naukowcy zmienili swoje obiekty badawcze na inne materiały, takie jak tekstylia. Obiecującym pomysłem na pamięć kształtu tekstyliów jest: koszulka, która otwiera się w wilgotnym środowisku i zamyka, gdy wyschnie. Można go rozciągnąć do rozmiaru osoby. Oznacza to również, że będzie to sukienka dla każdego.

Teraz naukowcy z Uniwersytetu Harvarda opracowali biokompatybilny materiał, który można wydrukować w 3D w dowolnym kształcie i wstępnie zaprogramować za pomocą odwracalnej pamięci kształtu.

Ten materiał jest wykonany z keratyny, rodzaju fibryny występującego we włosach, paznokciach i muszelkach. Z punktu widzenia budowy molekularnej pojedyncze pasma keratyny układają się w sprężystą strukturę zwaną alfa helisą. To właśnie struktura alfa helisy i wiązania chemiczne nadają temu materiałowi wytrzymałość i pamięć kształtu.

Ponadto dwa pasma keratyny są skręcane razem, tworząc strukturę zwaną spiralną cewką. Wiele z tych karbowanych pętli jest składanych w surowe włókna, które ostatecznie tworzą duże włókna. Kiedy określony arkusz włókien jest rozciągany lub zmieniany, włókna są rozciągane w stabilną strukturę. Włókno pozostaje w tej pozycji, dopóki nie zostanie wyzwolone, aby powrócić do swojego pierwotnego kształtu.

Aby udowodnić ten proces, naukowcy wydrukowali keratynowe arkusze o różnych kształtach. Użyli nadtlenku wodoru i roztworów fosforanu sodu do zaprogramowania trwałego kształtu materiału - zawsze wraca do swojego pierwotnego kształtu po uruchomieniu. Ponadto, po utrwaleniu pamięci kształtu keratyny, można ją przeprogramować i nadać jej nowy kształt.

Na przykład arkusz keratynowy jest składany w złożoną gwiazdę origami jako jej trwały kształt. Po utrwaleniu pamięci naukowcy zanurzają gwiazdę w wodzie, a po jej rozwinięciu stanie się plastyczna.

Naukowcy przewidzieli kilka interesujących zastosowań tego nowego odkształcalnego materiału. Uważają, że materiał ten można wykorzystać do wykonania biustonoszy o dowolnych kształtach i rozmiarach miseczek, t-shirtów o dowolnych rozmiarach lub ubrań z otworami wentylacyjnymi, które można otworzyć w zależności od wilgoci. W ten sposób naukowcy mają nadzieję, że pomoże to rozwiązać problem odpadów w branży modowej.