回收羊毛並提取3D列印的形狀記憶材料，製成智能紡織品

2020-09-20 柔智燴

回收羊毛並提取製成可3D列印的形狀記憶材料，可用於智能紡織品，醫療設備

正如任何拉直頭髮的人都知道，水是敵人。加熱使頭髮刻苦拉直，在接觸到水的那一刻就會反彈成捲髮。為什麼？因為頭髮具有形狀記憶。它的材料特性使其可以響應某些刺激而改變形狀，並響應其他刺激而返回其原始形狀。如果其他材料（尤其是紡織品）具有這種形狀記憶，該怎麼辦？想像一下一件T恤，上面放有散熱孔，當暴露在潮溼環境中時會打開，而在乾燥時會關閉，或者一種尺碼適合所有會伸縮以適應人體尺寸的衣服。

現在，哈佛大學 約翰·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員已經開發出一種生物相容性材料，該材料可以3D列印為任何形狀，並可以進行可逆形狀記憶的預編程。這種材料是用角蛋白製成的，角蛋白是一種在頭髮，指甲和貝殼中發現的纖維蛋白。研究人員從用於紡織製造的剩餘Agora羊毛中提取了角蛋白。該研究發表在《自然材料》上。

這項研究將有助於減少時裝業的浪費，這是地球上最大的汙染源之一。斯特拉·麥卡特尼（Stella McCartney）等設計師已經在重新構想該行業如何使用材料，包括羊毛。

角蛋白提取方案和向列相形成

&34; SEAS塔爾家族生物工程與應用物理教授，高級研究員Kit Parker說。該論文的作者。&34;

SEAS的博士後研究員，論文的第一作者Luca Cera說，角蛋白變形能力的關鍵在於其層次結構。角蛋白的單鏈排列成稱為α-螺旋的彈簧狀結構。這些鏈條中的兩條扭曲在一起，形成稱為線圈的結構。這些盤繞的線圈中的許多被組裝成原絲，並最終組裝成大纖維。

Cera說：&34;

當纖維拉伸或暴露於特定刺激下時，彈簧狀結構會解開，並且鍵會重新排列以形成穩定的β摺疊。光纖保持在該位置，直到被觸髮捲成其原始形狀。為了證明這一過程，研究人員通過3D列印各種形狀的角蛋白片。他們使用過氧化氫和磷酸一鈉的溶液對材料的永久形狀進行編程（當觸發時它將始終返回形狀）。設置好內存後，可以對紙張進行重新編程並成型為新形狀。

例如，將一塊角蛋白片摺疊成複雜的摺紙星作為其永久形狀。一旦設定了記憶，研究人員便將星星浸入水中，使其展開並具有延展性。從那裡，他們將板料捲成一個緊密的管子。乾燥後，將片材鎖定為完全穩定且功能齊全的試管。為了逆轉這一過程，他們將試管放回水中，然後展開並折成摺紙星。

Cera說：&34; &34;

3D列印架構中的形狀記憶效果

帕克說：&34;帕克說。&34;

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