Newsy

Materiał tekstylny o pamięci kształtu zrewolucjonizuje przemysł modowy. Pomoże opracować inteligentne ubrania i zmniejszyć ilość odpadów [DEPESZA]

2020-09-08  |  06:00
Wszystkie newsy

Naukowcy opracowali biokompatybilny materiał, który można wydrukować w 3D w dowolnym kształcie i wstępnie zaprogramować z odwracalną pamięcią kształtu. Za pomocą roztworu nadtlenku wodoru i fosforanu sodu badacze zaprogramowali stały kształt materiału – taki, do jakiego zawsze powróci. Innowacyjny materiał jest wykonany z keratyny i może być stosowany we wszystkich materiałach, w tym w lecznictwie medycznym. Pomoże też zmniejszyć ilość odpadów w przemyśle modowym.

Bawełna, jedwab, skóra i wełna są od lat używane do ​​produkcji ubrań, jednak według obliczeń analityków McKinsey ilość odzieży produkowanej każdego roku podwoiła się od 2000 roku. Produkcja bawełny powoduje m.in. erozję i degradację gleby, a do wytworzenia zaledwie jednego kilograma bawełny potrzeba 8–10 tys. litrów wody. Dlatego naukowcy szukają materiału, który będzie nie tylko wytrzymały, ale też ekologiczny. Powstały już materiały wytwarzane z odpadów spożywczych (np. ze skórki pomarańczy czy z włókien liści ananasa), regenerowanej celulozy i źródeł pochodzących z recyklingu. Na rynku dostępna jest też np. wegańska wełna.

Naukowcy ze Szkoły Inżynierii i Nauk Stosowanych Johna A. Paulsona na Uniwersytecie Harvarda (SEAS) poszli o krok dalej i opracowali biokompatybilny materiał z pamięcią kształtu, który można drukować w 3D.

– Dzięki naszemu projektowi wykazaliśmy, że nie tylko możemy poddać recyklingowi wełnę, ale też możemy zbudować z niej rzeczy, których nigdy wcześniej sobie nie wyobrażano – podkreśla Kit Parker, profesor bioinżynierii i fizyki stosowanej w SEAS.

Materiał jest wykonany z keratyny, czyli włóknistego białka znajdującego się np. we włosach czy paznokciach. Hierarchiczna struktura keratyny pozwala jej zmieniać kształt. Pojedynczy łańcuch keratyny jest ułożony w strukturę podobną do sprężyny (helisa alfa). Dwa z łańcuchów skręcają się razem, tworząc zwiniętą cewkę. Takie wiązania zapewniają materiałowi zarówno wytrzymałość, jak i pamięć kształtu. Kiedy włókno jest rozciągane lub wystawiane na działanie określonego bodźca, struktury rozwijają się.

Naukowcy wydrukowali keratynowe arkusze w różnych kształtach. Zaprogramowali stały kształt materiału za pomocą roztworu nadtlenku wodoru i fosforanu sodu. Po ustawieniu pamięci arkusz można było ponownie zaprogramować i uformować w nowe kształty.

– Tego rodzaju włókna można wykorzystać do produkcji biustonoszy, których rozmiar i kształt miseczki można dostosować każdego dnia czy też wytwarzać aktywujące tkaniny do celów medycznych. Możliwości są ogromne – twierdzi Kit Parker. – Będziemy kontynuować projektowanie tkanin, wykorzystując cząsteczki biologiczne jako podłoża inżynieryjne w taki sposób, w jaki nigdy wcześniej ich nie używano.

Innowacyjny materiał można drukować w 3D i stosować w wielu różnych tekstyliach. Zdaniem naukowców otworzy to drogę do stworzenia inteligentnych ubrań, które dopasowują się kształtem do użytkownika czy same wentylują, by szybciej wyschnąć. W przyszłości materiał mógłby znaleźć zastosowanie w medycynie, np. przy rekonstrukcji tkanek.

– Ten dwuetapowy proces drukowania materiału 3D, a następnie ustalania jego trwałych kształtów, pozwala na wytwarzanie naprawdę złożonych kształtów z cechami strukturalnymi nawet o wielkości mikrona – podkreśla Luca Cera, pracownik naukowy SEAS. – To sprawia, że materiał nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, od tekstyliów po inżynierię tkankową.

Naukowcy wydobyli keratynę z resztek wełny Agora używanej do produkcji tekstyliów. Dzięki temu będzie można ograniczyć ilość odpadów w przemyśle modowym.

– Konsekwencje dla zrównoważenia zasobów naturalnych są oczywiste. Dzięki przetworzonemu białku keratynowemu możemy zrobić tyle samo lub więcej niż dotychczas poprzez strzyżenie zwierząt, a tym samym zmniejszyć wpływ przemysłu tekstylnego i modowego na środowisko – podkreśla Kit Parker.

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Biogen

Medycyna

Szczepionki na koronawirusa trafią do Polski na początku 2021 roku. Jedna z nich została jednak skierowana na dodatkowe badania

Walka z pandemią koronawirusa wkracza w decydującą fazę. Pierwsze szczepionki pomyślnie przeszły fazy testów klinicznych i są gotowe do wprowadzenia do powszechnego obrotu. Na mocy ustaleń poczynionych przez Komisję Europejską już w styczniu 2021 roku pierwsza partia trafi do krajów członkowskich, w tym m.in. do Polski. Po ich zatwierdzeniu będą mogły trafić do pacjentów najbardziej narażonych na powikłania wynikające z zakażenia koronawirusem. Okazuje się jednak, że jedna z nich - szczepionka firmy AstraZeneca tworzona we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Oksfordzkiego - wymaga dodatkowych badań.

 
 

Kosmos i lotnictwo

NASA chce wyprodukować tlen na Marsie. Pomoże to w eksploracji planety i powrocie astronautów na Ziemię [DEPESZA]

Już wkrótce na Marsie będzie można produkować tlen. Łazik Perseverance NASA wyposażony jest w urządzenie MOXIE, które może przekształcić marsjańskie powietrze w tlen. Cienka atmosfera Czerwonej Planety składa się w 95 proc. z dwutlenku węgla. Wysłanie czegokolwiek z powrotem w kosmos wymaga paliwa, a spalanie go wymaga tlenu. MOXIE wytwarza tylko około 6 gramów tlenu na godzinę – to o wiele za mało. Jeśli jednak system się sprawdzi, misje na Marsa i dalsza eksploracja kosmosu staną się o wiele prostsze.