近年來，形狀記憶材料的應用數量呈指數增長。土木工程，航空航天，可穿戴設備和醫療設備領域的公司都顯示出對可定製聚合物的需求增加，並且比現有聚合物具有更大的靈活性。 儘管最近在該領域進行了研究，但是開發一種既可定製又可生物相容的材料仍然是一個挑戰。近期，哈佛大學工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員已經開發出一種3D列印材料，該材料可以預先編程為具有可逆的形狀記憶功能。
該研究小組使用了從廢棄服裝的安哥拉羊毛中提取的原纖維角蛋白來製造新型3D列印聚合物。為了提取和利用羊毛中的角蛋白含量，研究小組使用了溴化鋰和二硫蘇糖醇（DTT）溶液的組合來誘導固液轉變。然後將所得的結晶角蛋白進一步擠出，將其從蛋白質濃液變成可印刷的水凝膠。
為了評估化學反應的影響，研究小組部署了低溫透射電子顯微鏡，以驗證單個角蛋白鏈已成功形成捲曲螺旋。結果表明，單鏈已經匯聚成較大的原纖維，約3nm，幾乎沒有蛋白質降解的跡象。進一步的顯微照片測試還顯示，該材料的抗張強度為+ 1.03MPa，與尼龍和絲纖維的抗張強度相同。
至關重要的是，還發現原纖維在受到剪切應力時會自組織成向列晶相 ，而在預編程的刺激下會恢復為原始形狀。為了評估其新材料的形狀記憶潛力，哈佛團隊3D將角蛋白片印刷成各種形狀和結構。
然後使用過氧化氫和磷酸二氫鈉的混合物使形狀永久不變，然後將原型浸入水中。一旦進入水下，這些材料就變得具有延展性，可以重塑成所需的任何布局，但是當它們被去除時，乾燥的纖維又恢復了它們的預編程形狀。
重塑記憶形狀的3D列印材料
隨著纖維的乾燥以及它們的氫鍵開始重新形成，片材顯示出應力的突然增加，這與材料恢復到與以前相同的拉伸強度水平相對應。再水化後，經過數個應力應變循環，纖維的恢復效率達到了接近100％的值，並且可觀察到的收縮率最小。
總體而言，研究人員得出的結論是，他們創造了一種獨特的基於層次結構的基於纖維的3D列印材料，該材料具有形狀記憶特性和較高的機械穩定性。哈佛大學的研究小組認為，他們的可再生資源將來可能會被用於生產可生物降解的智能紡織品，例如可吸收人體機能的服裝或吸收應變能的醫療產品。
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