ハーバード大学、3Dプリントであらゆる形状に対応できる新しい生体適合性材料を開発

高温で丁寧に整えた髪でも、水にさらすと丸くなることがわかっています。これは、髪の形状記憶、つまり髪のマテリアルプロパティにより、特定の刺激の下で形状を変化させ、他の刺激の下でそれに戻ることができるためです。元の形。

これに触発されて、研究者たちは研究対象をテキスタイルなどの他の素材に向けました。テキスタイルの形状記憶についての有望なアイデアは、湿度の高い環境で開き、乾くと閉じるTシャツです。人の大きさに引き伸ばせます。これはまた、誰にでも合うAドレスになることを意味します。

現在、ハーバード大学の研究者は、3Dで任意の形状に印刷でき、可逆的な形状記憶によって事前にプログラムできる生体適合性材料を開発しました。

この材料は、ケラチン、髪、爪、およびシェルにあるフィブリンの一種です。分子構造の観点から見ると、ケラチンの一本鎖は、アルファらせんと呼ばれるばねのような構造に配置されています。この材料に強度と形状記憶を与えるのは、アルファらせん構造と化学結合です。

さらに、ケラチンの2つのストランドが一緒にねじられて、スパイラルコイルと呼ばれる構造を形成します。これらのクリンプされたループの多くは、最終的に大きな繊維を形成する生のフィラメントに組み立てられます。特定の繊維シートが伸張または再配置されると、繊維は伸張して安定した構造になります。ファイバーがトリガーされて元の形状に戻るまで、ファイバーはこの位置に留まります。

このプロセスを証明するために、研究者らはさまざまな形状のケラチンシートを3D印刷しました。彼らは過酸化水素とリン酸一ナトリウム溶液を使用して、材料の恒久的な形状をプログラムしました。トリガーすると常に元の形状に戻ります。さらに、ケラチンの形状記憶が設定されると、それを再プログラムして新しい形状に成形することができます。

たとえば、ケラチンシートは、永続的な形状として複雑な折り紙の星に折りたたまれます。記憶が確立されると、研究者は星を水に浸し、水中で展開するとプラスチックになります。

研究者たちは、この新しい変形可能な材料のいくつかの興味深い用途を想定しました。彼らは材料がカスタマイズ可能な形とカップサイズのブラジャー、フリーサイズのTシャツ、または湿気に応じて開くことができる通気孔付きの服を作るのに使用できると信じています。このようにして、研究者たちは、これがファッション業界の廃棄物問題の解決に役立つことを期待しています。