Шашын тартқан кез келген адам білетіндей, су – жау.Ыстықпен түзетілген шаш суға тиген сәтте қайтадан бұйраға айналады.Неліктен?Өйткені шаштың пішінді есте сақтау қабілеті бар.Оның материалдық қасиеттері белгілі бір тітіркендіргіштерге жауап ретінде пішінін өзгертуге және басқаларға жауап ретінде бастапқы пішініне оралуға мүмкіндік береді.
Басқа материалдарда, әсіресе тоқыма бұйымдарында пішінді есте сақтаудың мұндай түрі болса ше?Ылғалға ұшыраған кезде ашылатын және құрғақ кезде жабылатын салқындату саңылаулары бар футболканы немесе адамның өлшеміне дейін созылатын немесе кішірейтетін бір өлшемді киімдерді елестетіп көріңіз.
Енді Гарвард Джон А.Полсон атындағы Инженерлік және қолданбалы ғылымдар мектебінің (SEAS) зерттеушілері кез келген пішінге 3D басып шығаруға және қайтымды пішінді жадымен алдын ала бағдарламалауға болатын биоүйлесімді материал әзірледі.Материал кератин, шаш, тырнақтар және қабықтарда кездесетін талшықты ақуызды қолдану арқылы жасалады.Зерттеушілер кератинді тоқыма өндірісінде қолданылатын агора жүнінің қалдықтарынан алды.
Зерттеу ғаламшардағы ең үлкен ластаушылардың бірі болып табылатын сән индустриясындағы қалдықтарды азайтудың кең күш-жігеріне көмектесуі мүмкін.Қазірдің өзінде Стелла Маккарти сияқты дизайнерлер өнеркәсіптің материалдарды, соның ішінде жүнді қалай қолданатынын қайта елестетуде.
«Бұл жоба арқылы біз жүнді қайта өңдеп қана қоймай, қайта өңделген жүннен бұрын-соңды елестемеген заттарды жасай алатынымызды көрсеттік», - деді Кит Паркер, SEAS биоинженерия және қолданбалы физика бойынша Тарр отбасылық профессоры және аға мақаланың авторы.«Табиғи ресурстардың тұрақтылығының салдары анық.Қайта өңделген кератин протеинінің көмегімен біз жануарларды қырқу арқылы осы уақытқа дейін жасалғаннан да көп нәрсені жасай аламыз және осылайша тоқыма және сән индустриясының қоршаған ортаға әсерін азайта аламыз ».
Зерттеу Nature Materials журналында жарияланған.
Кератиннің пішінін өзгерту қабілетінің кілті оның иерархиялық құрылымы болып табылады, деді Лука Сера, SEAS докторантурасының ғылыми қызметкері және мақаланың бірінші авторы.
Кератиннің бір тізбегі альфа-спираль деп аталатын серіппе тәрізді құрылымға орналастырылған.Осы тізбектердің екеуі бір-бірімен бұралып, ширатылған катушкалар деп аталатын құрылымды құрайды.Осы ширатылған катушкалардың көпшілігі протофиламенттерге және сайып келгенде үлкен талшықтарға жиналады.
«Альфа спиральының ұйымдастырылуы және дәнекер химиялық байланыстар материалға беріктік пен пішінді есте сақтау қабілетін береді», - деді Cera.
Талшық созылғанда немесе белгілі бір тітіркендіргішке ұшырағанда, серіппелі құрылымдар бұралып, байланыстар тұрақты бета-парақтарды қалыптастыру үшін қайта түзеледі.Талшық бастапқы пішініне оралу үшін іске қосылғанша сол күйде қалады.
Бұл процесті көрсету үшін зерттеушілер әртүрлі пішіндегі кератин парақтарын 3D басып шығарды.Олар сутегі асқын тотығы мен натрий фосфатының ерітіндісін қолданып, материалдың тұрақты пішінін - іске қосылған кезде әрқашан қайтып келетін пішінін бағдарламалады.
Жад орнатылғаннан кейін парақты қайта бағдарламалауға және жаңа пішіндерге салуға болады.
Мысалы, бір кератин парағы оның тұрақты пішіні ретінде күрделі оригами жұлдызына бүктелген.Жад орнатылғаннан кейін зерттеушілер жұлдызды суға батырды, сонда ол ашылып, икемді болды.Сол жерден олар парақты тығыз түтікке айналдырды.Кепкеннен кейін парақ толығымен тұрақты және жұмыс істейтін түтік ретінде бекітілді.Процесті кері қайтару үшін олар түтікті қайтадан суға салып, ол жайылып, қайтадан оригами жұлдызына айналдырылды.
«Материалды 3D басып шығарудың, содан кейін оның тұрақты пішіндерін орнатудың екі сатылы процесі құрылымдық ерекшеліктері микрон деңгейіне дейін шын мәнінде күрделі пішіндерді жасауға мүмкіндік береді», - деді Cera.«Бұл материалды тоқыма жасаудан тіндік инженерияға дейінгі кең ауқымды қолданбаларға қолайлы етеді».
«Сіз шыныаяқ өлшемі мен пішінін күнделікті реттеуге болатын брассерлерді жасау үшін осындай талшықтарды қолдансаңыз да, немесе медициналық терапияға арналған тоқыма бұйымдарын жасауға тырыссаңыз да, Луканың жұмысының мүмкіндіктері кең және қызықты», - деді Паркер.«Біз тоқыма бұйымдарын бұрын-соңды қолданылмаған инженерлік субстраттар ретінде биологиялық молекулаларды қолдану арқылы қайта елестетуді жалғастырамыз».
Жіберу уақыты: 21 қыркүйек 2020 ж