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二进制01
日前,哈佛大学的科学家称,他们发明了一种“羊毛”般织物,它可以记住其本身形状。
(文末附有官方视频)
织物怎么会有“记忆”呢?或者说,这项发明意味着什么呢?
下面的内容可以解答你的疑问。
——原理和应用——
哈佛大学网站上的文章以“头发”来隐喻,也就是说,这种新材料的原理来自头发:在雨中淋湿了,最终会恢复到原来的形状,不管是卷曲的还是波浪的。
显然,这是因为头发有“形状记忆”。
哈佛大学的研究人员创造了同样原理的材料。他们希望这种新材料可以用在衣服的制作上,以减少时装业的浪费。
这篇哈佛大学的文章举了一个例子:一件均码的T恤衫,它可以自动收缩或膨胀以适应一个人的特定尺寸。
秘密是角蛋白。一种存在于头发和指甲中的蛋白质。科学家们从再生羊毛中提取角蛋白,并将其3D打印成特定形状。
上面的GIF显示的是一张角蛋白纸,3D打印成折纸星星,揉成团,然后放入水中。慢慢地,它会变回原来的形状。
“这种材料适用于从纺织到组织工程的多个领域的应用,”哈佛大学生物工程师、论文作者卢卡塞拉说。
“通过这个项目,证明了我们不仅可以回收羊毛,还可以用回收的羊毛制造出以前从未想象过的东西,”该论文的资深作者Parker补充道。
“这对自然资源可持续性的影响是显而易见的。利用回收的角蛋白,我们可以做的事情和剪羊毛的方法一样多,甚至更多,这样做可以减少纺织和时装业对环境的影响。”
——补充——
这项研究发表在《自然材料》上。
SEAS的博士后、论文的第一作者卢卡塞拉说,角蛋白改变形状能力的关键是它的层次结构。
角蛋白的单链排列成一个弹簧状的结构,称为α-螺旋。其中两条链条缠绕在一起形成了一种称为螺旋线圈的结构。许多卷曲的线圈被组装成原丝,最终形成大纤维。
塞拉说:“α-螺旋结构和连接的化学键赋予了这种材料强度和形状记忆能力。”
当纤维被拉伸或暴露在特定的刺激下时,弹簧状的结构就会展开,而键会重新排列,形成稳定的β-片层。纤维保持在这个位置,直到它被触发卷回原来的形状。
为了证明这一过程,研究人员用3D打印出各种形状的角蛋白片。他们用过氧化氢和磷酸一钠溶液来编辑这种材料的”永久形状“——当触发时它总是会恢复到原来的形状。
一旦记忆设置好,就可以重新编辑,并将其塑造成新的形状。
例如,一个角蛋白片被折叠成一个复杂的折纸星星作为它的永久形状。记忆建立起来后,研究人员将其浸入水中,在水中展开并变得可塑。然后,他们把薄片卷成一个很紧的管子。干燥后,该片被锁定为一个完全稳定的管子。若是想要扭转,就把管子放回水中,随后它在水中展开重新折回成一个折纸星星。
下面是官方视频,请勿用于其他用途。
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