Seperti yang diketahui oleh sesiapa yang pernah meluruskan rambut, air adalah musuh.Rambut yang diluruskan dengan susah payah oleh haba akan melantun semula menjadi keriting sebaik sahaja ia menyentuh air.kenapa?Kerana rambut mempunyai ingatan bentuk.Sifat materialnya membolehkan ia berubah bentuk sebagai tindak balas kepada rangsangan tertentu dan kembali kepada bentuk asalnya sebagai tindak balas kepada rangsangan lain.
Bagaimana jika bahan lain, terutamanya tekstil, mempunyai ingatan bentuk jenis ini?Bayangkan baju-T dengan lubang penyejuk yang terbuka apabila terdedah kepada kelembapan dan tertutup apabila kering, atau pakaian satu saiz yang sesuai untuk semua yang meregang atau mengecut mengikut ukuran seseorang.
Kini, penyelidik di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah membangunkan bahan biokompatibel yang boleh dicetak 3D ke dalam sebarang bentuk dan dipraprogramkan dengan memori bentuk boleh diterbalikkan.Bahan ini dibuat menggunakan keratin, protein berserat yang terdapat dalam rambut, kuku dan cengkerang.Para penyelidik mengekstrak keratin daripada sisa bulu Agora yang digunakan dalam pembuatan tekstil.
Penyelidikan itu boleh membantu usaha yang lebih luas untuk mengurangkan sisa dalam industri fesyen, salah satu pencemar terbesar di planet ini.Sudah, pereka seperti Stella McCarthy sedang membayangkan semula bagaimana industri menggunakan bahan, termasuk bulu.
"Dengan projek ini, kami telah menunjukkan bahawa bukan sahaja kami boleh mengitar semula bulu tetapi kami boleh membina sesuatu daripada bulu kitar semula yang tidak pernah dibayangkan sebelum ini," kata Kit Parker, Profesor Keluarga Tarr Bioengineering dan Fizik Gunaan di SEAS dan kanan. pengarang kertas kerja.“Implikasi terhadap kelestarian sumber asli adalah jelas.Dengan protein keratin kitar semula, kita boleh melakukan sama banyak, atau lebih, daripada apa yang telah dilakukan dengan mencukur haiwan setakat ini dan, dengan berbuat demikian, mengurangkan kesan alam sekitar industri tekstil dan fesyen.
Penyelidikan itu diterbitkan dalam Bahan Alam Semula Jadi.
Kunci kepada kebolehan mengubah bentuk keratin ialah struktur hierarkinya, kata Luca Cera, seorang felo pasca doktoral di SEAS dan pengarang pertama kertas itu.
Satu rantai keratin disusun menjadi struktur seperti spring yang dikenali sebagai alpha-helix.Dua daripada rantai ini berpusing bersama untuk membentuk struktur yang dikenali sebagai gegelung bergelung.Kebanyakan gegelung bergelung ini dipasang menjadi protofilamen dan akhirnya gentian besar.
"Organisasi heliks alfa dan ikatan kimia penghubung memberikan bahan kedua-dua kekuatan dan ingatan bentuk," kata Cera.
Apabila gentian diregangkan atau didedahkan kepada rangsangan tertentu, struktur seperti spring akan terlepas, dan ikatan dijajarkan semula untuk membentuk helaian beta yang stabil.Gentian kekal dalam kedudukan itu sehingga ia dicetuskan untuk bergelung kembali ke bentuk asalnya.
Untuk menunjukkan proses ini, penyelidik mencetak kepingan keratin 3D dalam pelbagai bentuk.Mereka memprogramkan bentuk kekal bahan - bentuk yang akan sentiasa kembali apabila dicetuskan - menggunakan larutan hidrogen peroksida dan monosodium fosfat.
Setelah memori ditetapkan, helaian boleh diprogramkan semula dan dibentuk menjadi bentuk baharu.
Sebagai contoh, satu helaian keratin dilipat menjadi bintang origami kompleks sebagai bentuk kekalnya.Sebaik sahaja ingatan itu ditetapkan, para penyelidik membenamkan bintang di dalam air, di mana ia terbentang dan menjadi mudah dibentuk.Dari situ, mereka menggulung helaian itu ke dalam tiub yang ketat.Setelah kering, helaian itu dikunci masuk sebagai tiub yang stabil dan berfungsi sepenuhnya.Untuk membalikkan proses, mereka memasukkan semula tiub ke dalam air, di mana ia dibuka dan dilipat semula menjadi bintang origami.
"Proses dua langkah mencetak bahan 3D ini dan kemudian menetapkan bentuk kekalnya membolehkan fabrikasi bentuk yang benar-benar kompleks dengan ciri struktur sehingga ke tahap mikron," kata Cera."Ini menjadikan bahan itu sesuai untuk pelbagai aplikasi daripada tekstil hingga kejuruteraan tisu."
"Sama ada anda menggunakan gentian seperti ini untuk membuat brassiere yang saiz dan bentuk cawannya boleh disesuaikan setiap hari, atau anda cuba membuat tekstil penggerak untuk terapeutik perubatan, kemungkinan kerja Luca adalah luas dan menarik," kata Parker."Kami terus membayangkan semula tekstil dengan menggunakan molekul biologi sebagai substrat kejuruteraan seperti yang tidak pernah digunakan sebelum ini."
Masa siaran: Sep-21-2020