Harvardin yliopisto kehittää uusia biologisesti yhteensopivia materiaaleja, jotka voidaan tulostaa 3D-muodossa mihin tahansa muotoon

Tiedämme, että jopa korkeassa lämpötilassa huolellisesti suoristetut hiukset käpristyvät, kun ne altistuvat vedelle. Tämä johtuu siitä, että hiusten muotomuisti eli hiusten materiaaliset ominaisuudet sallivat sen muuttaa muotoa tietyissä ärsykkeissä ja palata niihin muiden ärsykkeiden vaikutuksesta. Alkuperäinen muoto.

Tämän innoittamana tutkijat käänsivät tutkimusobjektinsa muihin materiaaleihin, kuten tekstiileihin. Lupaava idea tekstiilien muotomuistista on: t-paita, joka avautuu kosteassa ympäristössä ja sulkeutuu kuivana. Se voidaan venyttää ihmisen kokoon. Tämä tarkoittaa myös, että se on kaikille sopiva A-mekko.

Nyt Harvardin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet biologisesti yhteensopivan materiaalin, joka voidaan tulostaa 3D-muodossa mihin tahansa muotoon ja ohjelmoida ennalta palautuvan muotomuistin avulla.

Tämä materiaali on valmistettu keratiinista, joka on eräänlainen fibriini, jota löytyy hiuksista, kynsistä ja kuorista. Molekyylirakenteen näkökulmasta keratiinin yksittäiset säikeet on järjestetty jousimaiseksi rakenteeksi, jota kutsutaan alfakierteeksi. Alfa-heliksirakenne ja kemialliset sidokset antavat tälle materiaalille lujuuden ja muiston.

Lisäksi keratiinin kaksi säiettä kierretään yhteen muodostaen rakenne, jota kutsutaan spiraalikelaksi. Monet näistä puristetuista silmukoista kootaan raakafilamenteiksi, jotka lopulta muodostavat suuria kuituja. Kun tietty kuitulevy venytetään tai järjestetään uudelleen, kuidut venytetään stabiiliksi rakenteeksi. Kuitu pysyy tässä asennossa, kunnes sen laukaistaan ​​palaavan alkuperäiseen muotoonsa.

Tämän prosessin todistamiseksi tutkijat 3D-tulostivat erimuotoisia keratiinilevyjä. He käyttivät vetyperoksidia ja natriumfosfaattiliuoksia ohjelmoidakseen materiaalin pysyvän muodon - se palaa aina alkuperäiseen muotoonsa, kun se laukaistaan. Lisäksi kun keratiinin muotomuisti on asetettu, se voidaan ohjelmoida uudelleen ja muotoilla uudeksi muodoksi.

Esimerkiksi keratiinilevy taitetaan monimutkaiseksi origamistähdeksi sen pysyvänä muotona. Kun muisti on muodostunut, tutkijat upottavat tähden veteen, ja siitä tulee muovia, kun se avautuu vedessä.

Tutkijat kuvittelivat mielenkiintoisia käyttötarkoituksia tälle uudelle muodonmuutosmateriaalille. He uskovat, että materiaalista voidaan valmistaa räätälöitäviä muotoja ja kuppikokoja, vapaakokoisia t-paitoja tai vaatteita, joissa on tuuletusaukot, jotka voidaan avata kosteuden mukaan. Tällä tavalla tutkijat toivovat, että tämä auttaa ratkaisemaan muotiteollisuuden jäteongelman.