Como sabe quen se alisou algunha vez, a auga é o inimigo.O cabelo coidadosamente alisado pola calor volverá rebotar en rizos no momento en que toque a auga.Por que?Porque o cabelo ten memoria de forma.As súas propiedades materiais permítenlle cambiar de forma en resposta a determinados estímulos e volver á súa forma orixinal en resposta a outros.
E se outros materiais, especialmente os téxtiles, tivesen este tipo de memoria de forma?Imaxina unha camiseta con ventilacións de refrixeración que se abren ao exporse á humidade e que se pechan ao secar, ou unha roupa de talla única que se estira ou se encolle ás medidas dunha persoa.
Agora, investigadores da Escola de Enxeñaría e Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard (SEAS) desenvolveron un material biocompatible que se pode imprimir en 3D en calquera forma e preprogramarse con memoria de forma reversible.O material está feito con queratina, unha proteína fibrosa que se atopa no cabelo, unhas e cunchas.Os investigadores extraeron a queratina das sobras de la Ágora utilizada na fabricación téxtil.
A investigación podería axudar ao esforzo máis amplo de reducir os residuos na industria da moda, un dos maiores contaminantes do planeta.Xa, deseñadores como Stella McCarthy están a reimaxinar como a industria utiliza materiais, incluída a la.
"Con este proxecto, demostramos que non só podemos reciclar a la, senón que podemos construír a partir da la reciclada cousas que nunca antes se imaxinaron", dixo Kit Parker, profesor da familia Tarr de Bioenxeñaría e Física Aplicada en SEAS e sénior. autor do artigo.“As implicacións para a sustentabilidade dos recursos naturais son claras.Coa proteína de queratina reciclada, podemos facer tanto, ou máis, que o que se fixo coa esquiladura de animais ata a data e, ao facelo, reducir o impacto ambiental da industria téxtil e da moda”.
A investigación publícase en Nature Materials.
A clave das habilidades de cambio de forma da queratina é a súa estrutura xerárquica, dixo Luca Cera, bolseiro posdoutoral en SEAS e primeiro autor do traballo.
Unha única cadea de queratina está disposta nunha estrutura tipo resorte coñecida como hélice alfa.Dúas destas cadeas tórzanse xuntas para formar unha estrutura coñecida como bobina enrolada.Moitas destas bobinas enroladas están ensambladas en protofilamentos e eventualmente en fibras grandes.
"A organización da hélice alfa e os enlaces químicos conxuntivos dan ao material tanto forza como memoria de forma", dixo Cera.
Cando unha fibra se estira ou se expón a un estímulo particular, as estruturas en forma de resorte desenrólanse e os enlaces realíñanse para formar láminas beta estables.A fibra permanece nesa posición ata que se desencadea para volver á súa forma orixinal.
Para demostrar este proceso, os investigadores imprimiron láminas de queratina en 3D nunha variedade de formas.Programaron a forma permanente do material, a forma á que sempre volverá cando se activa, usando unha solución de peróxido de hidróxeno e fosfato monosódico.
Unha vez configurada a memoria, a folla podía ser reprogramada e moldeada en novas formas.
Por exemplo, unha folla de queratina foi dobrada nunha estrela de origami complexa como a súa forma permanente.Unha vez fixada a memoria, os investigadores mergullaron a estrela na auga, onde se despregou e tornouse maleable.A partir de aí, enrolaron a folla nun tubo axustado.Unha vez seca, a folla estaba bloqueada como un tubo totalmente estable e funcional.Para inverter o proceso, volveron a poñer o tubo na auga, onde se desenrolou e volveu dobrarse nunha estrela de origami.
"Este proceso de dous pasos de impresión 3D do material e, a continuación, establecer as súas formas permanentes permite a fabricación de formas realmente complexas con características estruturais ata o nivel de micras", dixo Cera."Isto fai que o material sexa axeitado para unha ampla gama de aplicacións, desde téxtil ata enxeñería de tecidos".
"Se estás usando fibras como esta para facer suxeitos cuxo tamaño e forma de copa se poden personalizar todos os días, ou estás intentando fabricar téxtiles de actuación para terapéutica médica, as posibilidades do traballo de Luca son amplas e emocionantes", dixo Parker."Seguimos reimaxinando os téxtiles usando moléculas biolóxicas como substratos de enxeñería como nunca antes se usaron".
Hora de publicación: 21-09-2020