Tulad ng alam ng sinumang nag-ayos ng kanilang buhok, ang tubig ay ang kaaway.Ang buhok na maingat na inayos ng init ay babalik sa mga kulot sa sandaling mahawakan nito ang tubig.Bakit?Dahil may hugis memory ang buhok.Ang mga materyal na katangian nito ay nagpapahintulot na magbago ito ng hugis bilang tugon sa ilang partikular na stimuli at bumalik sa orihinal nitong hugis bilang tugon sa iba.
Paano kung ang ibang mga materyales, lalo na ang mga tela, ay may ganitong uri ng memorya ng hugis?Isipin ang isang t-shirt na may mga cooling vent na bumubukas kapag nalantad sa moisture at nakasara kapag tuyo, o one-size-fits-all na damit na umaabot o lumiliit sa sukat ng isang tao.
Ngayon, ang mga mananaliksik sa Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ay nakabuo ng biocompatible na materyal na maaaring i-3D-print sa anumang hugis at pre-program na may reversible shape memory.Ang materyal ay ginawa gamit ang keratin, isang fibrous na protina na matatagpuan sa buhok, mga kuko at mga shell.Kinuha ng mga mananaliksik ang keratin mula sa natitirang Agora wool na ginamit sa paggawa ng tela.
Ang pananaliksik ay maaaring makatulong sa mas malawak na pagsisikap ng pagbabawas ng basura sa industriya ng fashion, isa sa mga pinakamalaking polluter sa planeta.Ngayon, ang mga taga-disenyo tulad ni Stella McCarthy ay muling nag-iisip kung paano gumagamit ang industriya ng mga materyales, kabilang ang lana.
"Sa proyektong ito, ipinakita namin na hindi lamang namin maaaring i-recycle ang lana ngunit maaari kaming bumuo ng mga bagay mula sa recycled na lana na hindi kailanman naisip bago," sabi ni Kit Parker, ang Tarr Family Professor ng Bioengineering at Applied Physics sa SEAS at senior may-akda ng papel.“Malinaw ang implikasyon sa sustainability ng likas na yaman.Sa recycled na keratin protein, magagawa natin ang mas marami, o higit pa, kaysa sa ginawa ng paggugupit ng mga hayop hanggang ngayon at, sa paggawa nito, bawasan ang epekto sa kapaligiran ng industriya ng tela at fashion.
Ang pananaliksik ay na-publish sa Nature Materials.
Ang susi sa mga kakayahan sa pagbabago ng hugis ng keratin ay ang hierarchical na istraktura nito, sabi ni Luca Cera, isang postdoctoral fellow sa SEAS at unang may-akda ng papel.
Ang isang solong chain ng keratin ay nakaayos sa isang spring-like structure na kilala bilang alpha-helix.Dalawa sa mga kadena na ito ay umiikot nang magkasama upang bumuo ng isang istraktura na kilala bilang isang coiled coil.Marami sa mga coiled coil na ito ay pinagsama-sama sa mga protofilament at kalaunan ay malalaking fibers.
"Ang organisasyon ng alpha helix at ang nag-uugnay na mga kemikal na bono ay nagbibigay sa materyal ng parehong lakas at hugis ng memorya," sabi ni Cera.
Kapag ang isang hibla ay naunat o nalantad sa isang partikular na stimulus, ang mala-spring na mga istruktura ay nagbubukas, at ang mga bono ay muling nagsasaayos upang bumuo ng mga matatag na beta-sheet.Ang hibla ay nananatili sa ganoong posisyon hanggang sa ma-trigger itong umikot pabalik sa orihinal nitong hugis.
Upang ipakita ang prosesong ito, ang mga mananaliksik ay nag-print ng 3D na mga keratin sheet sa iba't ibang hugis.Na-program nila ang permanenteng hugis ng materyal — ang hugis na palaging babalikan nito kapag na-trigger — gamit ang solusyon ng hydrogen peroxide at monosodium phosphate.
Kapag naitakda na ang memorya, maaaring ma-program muli ang sheet at mahubog sa mga bagong hugis.
Halimbawa, ang isang keratin sheet ay nakatiklop sa isang kumplikadong origami star bilang permanenteng hugis nito.Kapag naitakda na ang memorya, ibinaon ng mga mananaliksik ang bituin sa tubig, kung saan ito ay bumukas at naging malambot.Mula doon, pinagsama nila ang sheet sa isang masikip na tubo.Sa sandaling tuyo, ang sheet ay naka-lock bilang isang ganap na matatag at gumaganang tubo.Upang baligtarin ang proseso, ibinalik nila ang tubo sa tubig, kung saan ito nabuksan at nakatiklop pabalik sa isang origami star.
"Ang dalawang-hakbang na prosesong ito ng 3D na pag-print ng materyal at pagkatapos ay ang pagtatakda ng mga permanenteng hugis nito ay nagbibigay-daan para sa paggawa ng talagang kumplikadong mga hugis na may mga tampok na istruktura hanggang sa antas ng micron," sabi ni Cera."Ginawa nitong angkop ang materyal para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon mula sa tela hanggang sa tissue engineering."
"Gumagamit ka man ng mga fibers na tulad nito upang gumawa ng mga brassiere na ang laki at hugis ng tasa ay maaaring ipasadya araw-araw, o sinusubukan mong gumawa ng mga actuating textiles para sa mga medikal na therapeutics, ang mga posibilidad ng trabaho ni Luca ay malawak at kapana-panabik," sabi ni Parker."Patuloy kaming nag-reimagine ng mga tela sa pamamagitan ng paggamit ng mga biological molecule bilang mga substrate ng engineering na hindi pa nila nagamit noon."
Oras ng post: Set-21-2020