Cum'è quellu chì hà mai allisatu i so capelli sapi, l'acqua hè u nemicu.I capelli accuratamente raddrizziati da u calore rimbalzaranu in riccioli à u mumentu chì tocca l'acqua.Perchè?Perchè i capelli anu memoria di forma.E so proprietà materiale permettenu di cambià a forma in risposta à certi stimuli è torna à a so forma originale in risposta à l'altri.
E se altri materiali, in particulare tessili, avianu stu tipu di memoria di forma?Imagine una t-shirt cù venti di rinfrescante chì si apre quandu esposta à l'umidità è chjusu quandu si secca, o un vestitu di taglia unica chì si stende o si riduce à e misure di una persona.
Avà, circadori di a Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) anu sviluppatu un materiale biocompatibile chì pò esse stampatu in 3D in ogni forma è pre-programmatu cù memoria di forma reversibile.U materiale hè fattu cù a cheratina, una proteina fibrosa chì si trova in capelli, unghie è cunchiglia.I circadori sò estratti a cheratina da a lana di l'Agora rimasta utilizata in a fabricazione di tessili.
A ricerca puderia aiutà à u sforzu più largu di riduzzione di i rifiuti in l'industria di a moda, unu di i più grande contaminatori di u pianeta.Dighjà, i diseggiani, cum'è Stella McCarthy, reimaginanu cumu l'industria usa materiali, cumpresa a lana.
"Cù stu prughjettu, avemu dimustratu chì ùn solu pudemu riciclà a lana, ma pudemu custruisce cose da a lana riciclata chì ùn sò mai stati imaginati prima", hà dettu Kit Parker, Prufissore di a Famiglia Tarr di Bioingegneria è Fisica Applicata à SEAS è senior. autore di u paper."L'implicazioni per a sustenibilità di e risorse naturali sò chjaru.Cù a proteina di keratina riciclata, pudemu fà quantu, o più, di ciò chì hè statu fattu da a tosatura di l'animali finu à a data è, fendu cusì, riduce l'impattu ambientale di l'industria tessili è di a moda ".
A ricerca hè publicata in Nature Materials.
A chjave per l'abilità di cambià a forma di a cheratina hè a so struttura gerarchica, hà dettu Luca Cera, un cumpagnu postdoctorale in SEAS è u primu autore di u paper.
Una sola catena di keratina hè disposta in una struttura di primavera cunnisciuta cum'è alfa-helix.Dui di sti catene si torcenu inseme per furmà una struttura cunnisciuta cum'è una bobina in spirale.Parechje di queste bobine in spirale sò assemblate in protofilamenti è eventualmente in grandi fibre.
"L'urganizazione di l'hélice alfa è i ligami chimichi cunnessivi dà à u materiale forza è memoria di forma", disse Cera.
Quandu una fibra hè allungata o esposta à un stimulu particulari, e strutture di primavera si stendenu, è i ligami rialienanu per furmà beta-sheets stabili.A fibra ferma in quella pusizioni finu à ch'ella hè attivata per rinvià a so forma originale.
Per dimustrà stu prucessu, i circadori stampavanu fogli di cheratina in 3D in una varietà di forme.Anu programatu a forma permanente di u materiale - a forma chì tornerà sempre quandu hè attivatu - utilizendu una suluzione di perossu di l'idrogenu è fosfatatu monosodiu.
Una volta chì a memoria hè stata stabilita, u fogliu puderia esse riprogrammatu è modellatu in novi forme.
Per esempiu, una foglia di keratina hè stata plegata in una stella di origami cumplessa cum'è a so forma permanente.Una volta chì a memoria hè stata stabilita, i circadori immersi a stella in acqua, induve si sviluppò è diventenu malleable.Da quì, rotulanu a foglia in un tubu strettu.Una volta secca, a foglia hè stata chjusa cum'è un tubu cumpletamente stabile è funziunale.Per annunzià u prucessu, pusonu u tubu in l'acqua, induve s'hè sbulicatu è plegatu in una stella origami.
"Stu prucessu in dui tappe di stampa 3D di u materiale è poi stabilisce e so forme permanenti permette a fabricazione di forme veramente cumplesse cù caratteristiche strutturali finu à u nivellu di microni", disse Cera."Questu rende u materiale adattatu per una vasta gamma di applicazioni da tessili à l'ingegneria di tissuti".
"Sia chì aduprate fibre cum'è questu per fà brassiere chì a dimensione è a forma di a tazza ponu esse persunalizati ogni ghjornu, o si pruvate di fà tessili attuatori per a terapia medica, e pussibulità di u travagliu di Luca sò larghe è eccitanti", disse Parker."Continuemu à reimaginà i tessili aduprendu molécule biologiche cum'è sustrati di ingegneria cum'è ùn sò mai stati usati prima".
Tempu di pubblicazione: 21 settembre 2020