Como qualquer um que já alisa o cabelo sabe, a água é a inimiga.O cabelo meticulosamente alisado pelo calor voltará aos cachos no minuto em que tocar na água.Por quê?Porque o cabelo tem memória de forma.Suas propriedades materiais permitem que ele mude de forma em resposta a certos estímulos e retorne à sua forma original em resposta a outros.
E se outros materiais, especialmente têxteis, tivessem esse tipo de memória de forma?Imagine uma camiseta com aberturas de ventilação que se abrem quando expostas à umidade e fecham quando secas, ou roupas de tamanho único que estica ou encolhe de acordo com as medidas de uma pessoa.
Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) desenvolveram um material biocompatível que pode ser impresso em 3D em qualquer forma e pré-programado com memória de forma reversível.O material é feito com queratina, uma proteína fibrosa encontrada em cabelos, unhas e conchas.Os pesquisadores extraíram a queratina das sobras de lã Agora usadas na fabricação de têxteis.
A pesquisa pode ajudar no esforço mais amplo de reduzir o desperdício na indústria da moda, uma das maiores poluidoras do planeta.Já designers como Stella McCarthy estão reimaginando como a indústria usa materiais, incluindo lã.
“Com este projeto, mostramos que não apenas podemos reciclar lã, mas podemos construir coisas a partir da lã reciclada que nunca foram imaginadas antes”, disse Kit Parker, professor de bioengenharia e física aplicada da família Tarr na SEAS e sênior. autor do papel.“As implicações para a sustentabilidade dos recursos naturais são claras.Com a proteína de queratina reciclada, podemos fazer tanto, ou mais, do que foi feito até agora com a tosquia de animais e, ao fazê-lo, reduzir o impacto ambiental da indústria têxtil e da moda”.
A pesquisa foi publicada na Nature Materials.
A chave para as habilidades de mudança de forma da queratina é sua estrutura hierárquica, disse Luca Cera, pós-doutorando da SEAS e primeiro autor do artigo.
Uma única cadeia de queratina é organizada em uma estrutura semelhante a uma mola conhecida como alfa-hélice.Duas dessas cadeias se torcem para formar uma estrutura conhecida como bobina enrolada.Muitas dessas bobinas enroladas são montadas em protofilamentos e, eventualmente, em fibras grandes.
“A organização da hélice alfa e as ligações químicas conectivas dão ao material força e memória de forma”, disse Cera.
Quando uma fibra é esticada ou exposta a um estímulo específico, as estruturas semelhantes a molas se desenrolam e as ligações se realinham para formar folhas beta estáveis.A fibra permanece nessa posição até ser acionada para voltar à sua forma original.
Para demonstrar esse processo, os pesquisadores imprimiram folhas de queratina impressas em 3D em uma variedade de formas.Eles programaram a forma permanente do material – a forma que ele sempre retornará quando acionado – usando uma solução de peróxido de hidrogênio e fosfato monossódico.
Uma vez que a memória foi configurada, a folha pode ser reprogramada e moldada em novas formas.
Por exemplo, uma folha de queratina foi dobrada em uma estrela de origami complexa como sua forma permanente.Uma vez que a memória foi definida, os pesquisadores mergulharam a estrela na água, onde ela se desenrolou e se tornou maleável.A partir daí, eles enrolaram a folha em um tubo apertado.Uma vez seca, a folha foi travada como um tubo totalmente estável e funcional.Para reverter o processo, eles colocaram o tubo de volta na água, onde foi desenrolado e dobrado em uma estrela de origami.
“Esse processo de duas etapas de impressão 3D do material e, em seguida, definir suas formas permanentes permite a fabricação de formas realmente complexas com características estruturais até o nível de mícron”, disse Cera.“Isso torna o material adequado para uma vasta gama de aplicações, desde a engenharia têxtil até a engenharia de tecidos.”
“Se você está usando fibras como esta para fazer sutiãs cujo tamanho e forma de bojo podem ser personalizados todos os dias, ou você está tentando fazer têxteis atuantes para terapêutica médica, as possibilidades do trabalho de Luca são amplas e empolgantes”, disse Parker.“Continuamos a reimaginar os têxteis usando moléculas biológicas como substratos de engenharia como nunca foram usados antes.”
Horário da postagem: 21 de setembro de 2020