Harvard University ontwikkelt nieuwe biocompatibele materialen die in elke vorm 3D kunnen worden geprint

We weten dat zelfs haar dat zorgvuldig is gestrekt op hoge temperatuur, zal krullen wanneer het wordt blootgesteld aan water. Dit komt doordat het vormgeheugen van het haar, dat wil zeggen de materiaaleigenschappen van het haar, het mogelijk maakt om onder bepaalde prikkels van vorm te veranderen en er onder andere prikkels naar terug te keren. De originele vorm.

Hierdoor geïnspireerd, veranderden de onderzoekers hun onderzoeksobjecten in andere materialen, zoals textiel. Een veelbelovend idee over het vormgeheugen van textiel is: een t-shirt dat opengaat in een vochtige omgeving en sluit als het droog is. Het kan worden uitgerekt tot de grootte van een persoon. Dit betekent ook dat het een A-jurk wordt die bij iedereen past.

Nu hebben onderzoekers van de Harvard University een biocompatibel materiaal ontwikkeld dat in elke vorm 3D kan worden geprint en voorgeprogrammeerd via omkeerbaar vormgeheugen.

Dit materiaal is gemaakt van keratine, een soort fibrine dat voorkomt in haar, nagels en schelpen. Vanuit het oogpunt van moleculaire structuur zijn de enkele strengen keratine gerangschikt in een veerachtige structuur die alfa-helix wordt genoemd. Het zijn de alfa-helixstructuur en de chemische bindingen die dit materiaal kracht en vormgeheugen geven.

Bovendien worden de twee strengen keratine in elkaar gedraaid om een ​​structuur te vormen die een spiraalvormige spiraal wordt genoemd. Veel van deze gekrompen lussen worden geassembleerd tot ruwe filamenten, die uiteindelijk grote vezels vormen. Wanneer een bepaald vezellaag wordt uitgerekt of herschikt, worden de vezels uitgerekt tot een stabiele structuur. De vezel blijft in deze positie totdat hij wordt getriggerd om terug te rollen naar zijn oorspronkelijke vorm.

Om dit proces te bewijzen, hebben de onderzoekers keratinevellen in verschillende vormen 3D geprint. Ze gebruikten waterstofperoxide en mononatriumfosfaatoplossingen om de permanente vorm van het materiaal te programmeren - het keert altijd terug naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer het wordt geactiveerd. Bovendien, zodra het vormgeheugen van keratine is ingesteld, kan het opnieuw worden geprogrammeerd en in een nieuwe vorm worden gevormd.

Een keratinevel wordt bijvoorbeeld gevouwen tot een complexe origami-ster als zijn permanente vorm. Zodra de herinnering is vastgesteld, dompelen de onderzoekers de ster onder in water, en het wordt plastic wanneer het zich in het water ontvouwt.

De onderzoekers voorzagen enkele interessante toepassingen voor dit nieuwe vervormbare materiaal. Ze geloven dat het materiaal kan worden gebruikt om bh's te maken met aanpasbare vormen en cupmaten, t-shirts met vrije maten of kleding met ventilatieopeningen die kunnen worden geopend op basis van vocht. Op deze manier hopen de onderzoekers dat hiermee het afvalprobleem in de mode-industrie wordt opgelost.