Harvard phát triển vải in 3D dựa trên keratin có thể thay đổi hình thức
Ngày tạo: 24/09/2020 12:04:10 CHMột nhóm nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng Harvard John A. Paulson (SEAS) đã lấy cảm hứng từ tóc để phát triển một loại vải có thể in 3D thay đổi hình dạng của nó dựa trên việc tiếp xúc với độ ẩm bằng cách sử dụng khái niệm bộ nhớ hình dạng. Vì ngay cả những mái tóc được chải kỹ nhất thường trở nên xoăn hoặc xoăn khi tiếp xúc với nước hoặc hơi ẩm, vật liệu in 3D có thể được thiết kế với bộ nhớ hình dạng riêng của nó.
Điều thú vị là tóc tham gia vào dự án này theo một cách khác: bản thân vật liệu có thể in 3D được làm từ keratin, một loại protein dạng sợi có nguồn gốc từ tóc, móng tay và da. Trong tác phẩm của SEAS, nó đã sử dụng keratin lấy từ len Agora còn sót lại từ ngành sản xuất dệt may.
Mục tiêu của dự án là sản xuất một loại vải dệt tương thích sinh học về cơ bản có thể co lại hoặc mở rộng để vừa với người mặc. Vật liệu, được làm từ len còn sót lại, cũng có thể giúp giảm thiểu chất thải trong ngành thời trang và thay đổi cách sử dụng các vật liệu như len. Các nhà nghiên cứu cho biết nó thậm chí có thể được sử dụng trong lĩnh vực y tế.
 |
“Với dự án này, chúng tôi đã chứng minh rằng không chỉ chúng tôi có thể tái chế len mà còn có thể tạo ra những thứ từ len tái chế mà trước đây chưa từng có trong tưởng tượng”, Kit Parker, Giáo sư Family Professor of Bioengineering and Applied Physics - Tarr giải thích tác giả của nghiên cứu. “Các tác động đối với tính bền vững của tài nguyên thiên nhiên là rõ ràng. Với protein keratin tái chế, chúng ta có thể làm được nhiều hơn, hoặc nhiều hơn những gì đã làm bằng cách xén lông động vật cho đến nay và bằng cách đó, giảm tác động môi trường của ngành dệt may và thời trang."
Nền tảng của công việc của nhóm nghiên cứu là cấu trúc keratin, bao gồm một chuỗi đơn có hình dạng cấu trúc giống như lò xo (hay còn gọi là chuỗi xoắn alpha). Khi hai trong số các chuỗi này xoắn vào nhau, nó tạo thành một cuộn dây cuộn lại; nhiều cuộn được cuộn lại tạo thành protofilaments và cuối cùng là các sợi lớn. Cấu trúc này tạo ra sức mạnh của keratin và cũng tạo ra trí nhớ, nghĩa là khi sợi tiếp xúc với một kích thích cụ thể, cấu trúc giống như lò xo sẽ bung ra. Khi tiếp xúc với một kích thích khác, nó sẽ cuộn lại về hình dạng ban đầu.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Materials, nhóm SEAS đã chứng minh công việc của mình bằng cách in 3D một loạt các tấm keratin với các hình dạng khác nhau. Mỗi tấm được lập trình để có hình dạng vĩnh viễn bằng cách sử dụng dung dịch hydrogen peroxide và monosodium phosphate. Sau đó, có thể lập trình lại cùng một trang tính.
 |
Trong một ví dụ, nhóm nghiên cứu đã đặt hình dạng vĩnh viễn của một tờ giấy in 3D như một ngôi sao gấp giấy origami phức tạp. Khi ngôi sao ngập trong nước, nó mở ra và trở nên dễ uốn. Tiếp theo, họ cuộn tấm giấy thành dạng ống chặt và để khô để tạo thành cấu trúc ống chức năng, ổn định. Khi chiếc ống này lại được nhấn chìm trong nước, tấm giấy đã tự trở lại thành một ngôi sao origami.
Luca Cera, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại SEAS và là tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết về quy trình này: “Quy trình in 3D vật liệu gồm hai bước này và sau đó thiết lập các hình dạng vĩnh viễn của nó cho phép chế tạo các hình dạng thực sự phức tạp với các đặc điểm cấu trúc mức micrômet. Điều này làm cho vật liệu phù hợp với một loạt các ứng dụng từ dệt may đến kỹ thuật mô. "
Nhóm nghiên cứu cho biết vật liệu thay đổi hình dạng có thể được sử dụng cho các thiết bị đeo được, chẳng hạn như áo lót có thể thích ứng hoặc cho các ứng dụng y tế. Parker kết luận: “Cho dù bạn đang sử dụng những sợi như thế này để sản xuất áo đồng thau có kích thước và hình dạng cốc có thể tùy chỉnh hàng ngày hay bạn đang cố gắng tạo ra loại vải hoạt động cho trị liệu y tế, thì khả năng công việc của Luca là rất rộng và thú vị. "Chúng tôi đang tiếp tục hình dung lại hàng dệt bằng cách sử dụng các phân tử sinh học làm chất nền kỹ thuật như chúng chưa từng được sử dụng trước đây."
Nguồn: 3dprintingmedia
Data Design Việt Nam
Tags: data design data design viet nam ddv CAD/Modeling alibre design expert alibre cam alibre 3d alibre
.jpg)
.jpg)