研究人員用回收羊毛打造出具備記憶形狀的智能織物

2020-09-04 cnBeta

據外媒報導，像形狀記憶合金等可以變形並根據需要恢復到原始狀態的材料將對航空航天、機器人技術甚至時尚界都能帶來重大影響，而哈佛大學的一種新型智能織物可以實現這些。這種可編程材料由回收回來的羊毛製品製成，它可以在受到刺激時彎曲變形，然後反彈回原來的形狀。

研究小組設想將其用於可變形的服裝以適應不同的場景。

這種新的變形材料的出發點是一種纖維蛋白，這種蛋白存在於頭髮、指甲和貝殼中，被叫做角蛋白，它也存在於羊毛中。角蛋白對材料科學家來說具有一些有用的特性，因為作為單鏈它會形成一種被稱為阿爾法螺旋的類彈簧螺旋結構。

當把足夠多的纖維放在一起就能得到一種具有形狀記憶特性的堅固大纖維。當材料被拉伸時，線圈展開並形成新的化學鍵從而形成穩定的薄片。材料保持這種方式直到它暴露在刺激下，此時，線圈又會回到原來的形狀。

該論文的資深作者Kit Parker指出：「通過這個項目，我們不僅可以回收羊毛還可以用回收的羊毛製造出以前從未想過的東西。」

實驗中，該團隊首先使用3D列印出不同形狀的角蛋白薄片並將其置於過氧化氫和磷酸一鈉溶液中，將其設定為「永久」狀態。在此基礎上，材料可以被暫時塑造成其他形狀以響應不同的刺激。

在一個實驗中，團隊將角蛋白片永久性地設置為一個複雜的摺紙星形。當這顆星沉入水中時，它會展開並呈現出一種可塑的形態，從而形成一個緊密的管狀，當薄片乾燥時它能變成穩定和功能結構。然後，當其被放回水中之後它又會展開並摺疊回原來的摺紙星形。

該論文的第一作者Luca Cera表示，這種材料適用於從紡織到組織工程的廣泛應用。

研究人員設想了這種新型變形材料的一些有趣用途。他們稱，這種材料可以用來製作可定製形狀和罩杯尺寸的文胸或可以根據溼氣打開通風口的服裝等。通過這種方式，他們希望能幫助解決時尚行業的浪費問題。

Parker表示：「這對自然資源可持續性的影響是顯而易見的。有了再生角蛋白，我們可以做的事情跟剪羊毛一樣多甚至更多。這樣做還可以減少紡織和時尚業對環境的影響。」

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