Startseite > News > Inhalt

Die Harvard University entwickelt neue biokompatible Materialien, die in jede Form 3D-gedruckt werden können

Sep 05, 2020

Wir wissen, dass selbst Haare, die bei hohen Temperaturen sorgfältig geglättet wurden, sich zusammenrollen, wenn sie Wasser ausgesetzt werden. Dies liegt daran, dass das Formgedächtnis des Haares, dh die Materialeigenschaften des Haares, es ihm ermöglicht, unter bestimmten Reizen seine Form zu ändern und unter anderen Reizen zu ihm zurückzukehren. Die ursprüngliche Form.

3D

Inspiriert davon wandten die Forscher ihre Forschungsobjekte anderen Materialien wie Textilien zu. Eine vielversprechende Idee zum Formgedächtnis von Textilien ist: ein T-Shirt, das sich in einer feuchten Umgebung öffnet und schließt, wenn es trocken ist. Es kann auf die Größe einer Person gedehnt werden. Dies bedeutet auch, dass es ein A-Kleid sein wird, das jedem passt.


Jetzt haben Forscher der Harvard University ein biokompatibles Material entwickelt, das in jede Form 3D-gedruckt und durch reversibles Formgedächtnis vorprogrammiert werden kann.


Dieses Material besteht aus Keratin, einer Art Fibrin, das in Haaren, Nägeln und Muscheln vorkommt. Unter dem Gesichtspunkt der Molekülstruktur sind die einzelnen Keratinstränge zu einer federartigen Struktur angeordnet, die als Alpha-Helix bezeichnet wird. Es sind die Alpha-Helix-Struktur und die chemischen Bindungen, die diesem Material Festigkeit und Formgedächtnis verleihen.


Zusätzlich werden die beiden Keratinstränge miteinander verdrillt, um eine Struktur zu bilden, die als Spiralspule bezeichnet wird. Viele dieser Crimpschlaufen werden zu Rohfilamenten zusammengesetzt, die schließlich große Fasern bilden. Wenn ein bestimmtes Faserblatt gedehnt oder neu angeordnet wird, werden die Fasern zu einer stabilen Struktur gedehnt. Die Faser bleibt in dieser Position, bis sie ausgelöst wird, um in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren.


Um diesen Prozess zu beweisen, druckten die Forscher Keratinplatten in verschiedenen Formen in 3D. Sie verwendeten Wasserstoffperoxid- und Mononatriumphosphatlösungen, um die dauerhafte Form des Materials zu programmieren - es kehrt beim Auslösen immer in seine ursprüngliche Form zurück. Sobald das Formgedächtnis von Keratin eingestellt ist, kann es außerdem neu programmiert und in eine neue Form gebracht werden.


Zum Beispiel wird ein Keratinblatt als permanente Form zu einem komplexen Origami-Stern gefaltet. Sobald das Gedächtnis hergestellt ist, tauchen die Forscher den Stern in Wasser und er wird plastisch, wenn er sich im Wasser entfaltet.


Die Forscher stellten sich einige interessante Verwendungsmöglichkeiten für dieses neue verformbare Material vor. Sie glauben, dass das Material verwendet werden kann, um BHs mit anpassbaren Formen und Körbchengrößen, T-Shirts in freien Größen oder Kleidung mit Belüftungsöffnungen herzustellen, die je nach Feuchtigkeit geöffnet werden können. Auf diese Weise hoffen die Forscher, dass dies zur Lösung des Abfallproblems in der Modebranche beiträgt.