Soos enigiemand wat al ooit hul hare reggeruk het weet, is water die vyand.Hare wat noukeurig reguit gemaak is deur hitte, sal terugbons in krulle sodra dit water raak.Hoekom?Omdat hare vormgeheue het.Sy materiaal eienskappe laat dit toe om van vorm te verander in reaksie op sekere stimuli en terug te keer na sy oorspronklike vorm in reaksie op ander.
Wat as ander materiale, veral tekstiele, hierdie tipe vormgeheue gehad het?Stel jou 'n t-hemp voor met verkoelingsopenings wat oopgaan wanneer dit aan vog blootgestel word en toegemaak word wanneer dit droog is, of een-grootte-pas-almal-klere wat rek of krimp volgens 'n persoon se afmetings.
Nou het navorsers by die Harvard John A. Paulson Skool vir Ingenieurswese en Toegepaste Wetenskappe (SEAS) 'n bioversoenbare materiaal ontwikkel wat 3D-gedruk kan word in enige vorm en vooraf met omkeerbare vormgeheue geprogrammeer kan word.Die materiaal word gemaak met keratien, 'n veselagtige proteïen wat in hare, naels en skulpe voorkom.Die navorsers het die keratien onttrek uit oorskiet Agora-wol wat in tekstielvervaardiging gebruik word.
Die navorsing kan die breër poging help om vermorsing in die modebedryf, een van die grootste besoedelaars op die planeet, te verminder.Ontwerpers soos Stella McCarthy herverbeeld reeds hoe die bedryf materiale, insluitend wol, gebruik.
"Met hierdie projek het ons gewys dat ons nie net wol kan herwin nie, maar dat ons dinge uit die herwonne wol kan bou wat nog nooit voorheen voorgestel is nie," sê Kit Parker, die Tarr-familieprofessor in bio-ingenieurswese en toegepaste fisika by SEAS en senior skrywer van die koerant.“Die implikasies vir die volhoubaarheid van natuurlike hulpbronne is duidelik.Met herwonne keratienproteïen kan ons net soveel, of meer, doen as wat tot dusver gedoen is deur diere te skeer en sodoende die omgewingsimpak van die tekstiel- en modebedryf te verminder.”
Die navorsing word in Nature Materials gepubliseer.
Die sleutel tot keratien se vormveranderende vermoëns is die hiërargiese struktuur daarvan, sê Luca Cera, 'n nadoktorale genoot by SEAS en eerste skrywer van die koerant.
'n Enkele ketting van keratien is gerangskik in 'n veeragtige struktuur bekend as alfa-heliks.Twee van hierdie kettings draai saam om 'n struktuur te vorm wat bekend staan as 'n opgerolde spoel.Baie van hierdie opgerolde spoele word saamgestel in protofilamente en uiteindelik groot vesels.
"Die organisasie van die alfa-heliks en die bindende chemiese bindings gee die materiaal beide sterkte en vormgeheue," het Cera gesê.
Wanneer 'n vesel gestrek word of aan 'n bepaalde stimulus blootgestel word, ontrol die veeragtige strukture, en die bindings herbelyn om stabiele beta-velle te vorm.Die vesel bly in daardie posisie totdat dit geaktiveer word om terug te draai in sy oorspronklike vorm.
Om hierdie proses te demonstreer, het die navorsers 3D-gedrukte keratienvelle in 'n verskeidenheid vorms.Hulle het die materiaal se permanente vorm geprogrammeer - die vorm waarna dit altyd sal terugkeer wanneer dit geaktiveer word - met behulp van 'n oplossing van waterstofperoksied en mononatriumfosfaat.
Sodra die geheue ingestel is, kon die vel herprogrammeer en in nuwe vorms gevorm word.
Een keratienvel is byvoorbeeld in 'n komplekse origami-ster gevou as sy permanente vorm.Sodra die geheue vasgestel is, het die navorsers die ster in water gedompel, waar dit ontvou en smeebaar geword het.Van daar af het hulle die laken in 'n stywe buis gerol.Sodra dit droog is, is die laken ingesluit as 'n ten volle stabiele en funksionele buis.Om die proses om te keer, het hulle die buis terug in water gesit, waar dit afgerol en teruggevou het in 'n origami-ster.
"Hierdie tweestap-proses van 3D-druk van die materiaal en dan die permanente vorms daarvan stel, maak voorsiening vir die vervaardiging van werklik komplekse vorms met strukturele kenmerke tot op die mikronvlak," het Cera gesê."Dit maak die materiaal geskik vir 'n groot verskeidenheid toepassings van tekstiel tot weefselingenieurswese."
"Of jy vesels soos hierdie gebruik om brassies te maak waarvan die bekergrootte en -vorm elke dag aangepas kan word, of jy probeer om aktuerende tekstiele vir mediese terapie te maak, die moontlikhede van Luca se werk is wyd en opwindend," het Parker gesê."Ons gaan voort om tekstiele te herverbeeld deur biologiese molekules as ingenieurssubstrate te gebruik soos hulle nog nooit voorheen gebruik is nie."
Postyd: 21-Sep-2020