ऊन जैसी सामग्री याद रख सकती है और आकार बदल सकती है

जैसा कि कोई भी जिसने कभी अपने बालों को सीधा किया है, वह जानता है कि पानी दुश्मन है।गर्मी से कड़ी मेहनत से सीधे बाल पानी को छूते ही वापस कर्ल में लौट आएंगे।क्यों?क्योंकि बालों की शेप मेमोरी होती है।इसके भौतिक गुण इसे कुछ उत्तेजनाओं के जवाब में आकार बदलने और दूसरों के जवाब में अपने मूल आकार में लौटने की अनुमति देते हैं।
क्या होगा यदि अन्य सामग्रियों, विशेष रूप से वस्त्रों में इस प्रकार की आकृति स्मृति हो?एक टी-शर्ट की कल्पना करें जिसमें कूलिंग वेंट हैं जो नमी के संपर्क में आने पर खुलते हैं और सूखने पर बंद हो जाते हैं, या एक-आकार-फिट-सभी कपड़े जो किसी व्यक्ति के माप तक फैले या सिकुड़ते हैं।
अब, हार्वर्ड जॉन ए पॉलसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंसेज (एसईएएस) के शोधकर्ताओं ने एक बायोकंपैटिबल सामग्री विकसित की है जिसे किसी भी आकार में 3 डी-प्रिंट किया जा सकता है और रिवर्सिबल शेप मेमोरी के साथ प्री-प्रोग्राम किया जा सकता है।सामग्री केराटिन का उपयोग करके बनाई गई है, बालों, नाखूनों और गोले में पाए जाने वाले रेशेदार प्रोटीन।शोधकर्ताओं ने कपड़ा निर्माण में इस्तेमाल होने वाले बचे हुए अगोरा ऊन से केराटिन निकाला।
शोध फैशन उद्योग में कचरे को कम करने के व्यापक प्रयास में मदद कर सकता है, जो ग्रह पर सबसे बड़े प्रदूषकों में से एक है।पहले से ही, स्टेला मैकार्थी जैसे डिजाइनर इस बात की फिर से कल्पना कर रहे हैं कि उद्योग ऊन सहित सामग्री का उपयोग कैसे करता है।
"इस परियोजना के साथ, हमने दिखाया है कि न केवल हम ऊन को रीसायकल कर सकते हैं बल्कि हम पुनर्नवीनीकरण ऊन से ऐसी चीजें बना सकते हैं जिनकी पहले कभी कल्पना नहीं की गई थी," एसईएएस में बायोइंजीनियरिंग और एप्लाइड फिजिक्स के टैर फैमिली प्रोफेसर किट पार्कर ने कहा। कागज के लेखक।"प्राकृतिक संसाधनों की स्थिरता के लिए निहितार्थ स्पष्ट हैं।पुनर्नवीनीकरण केराटिन प्रोटीन के साथ, हम अब तक जानवरों की कतरन द्वारा जितना किया गया है, उससे अधिक, या अधिक कर सकते हैं और ऐसा करने से, कपड़ा और फैशन उद्योग के पर्यावरणीय प्रभाव को कम कर सकते हैं। ”
शोध नेचर मैटेरियल्स में प्रकाशित हुआ है।
एसईएएस में पोस्टडॉक्टरल फेलो और पेपर के पहले लेखक लुका सेरा ने कहा, केरातिन की आकार बदलने वाली क्षमताओं की कुंजी इसकी पदानुक्रमित संरचना है।
केराटिन की एक श्रृंखला को वसंत-जैसी संरचना में व्यवस्थित किया जाता है जिसे अल्फा-हेलिक्स कहा जाता है।इनमें से दो जंजीरें एक साथ मुड़कर एक कुंडलित कुंडली के रूप में जानी जाने वाली संरचना बनाती हैं।इन कुंडलित कुंडलियों में से कई को प्रोटोफिलामेंट्स और अंततः बड़े तंतुओं में इकट्ठा किया जाता है।
"अल्फा हेलिक्स और संयोजी रासायनिक बंधनों का संगठन सामग्री को ताकत और आकार स्मृति दोनों देता है," सेरा ने कहा।
जब एक फाइबर को किसी विशेष उत्तेजना के लिए बढ़ाया या उजागर किया जाता है, तो वसंत जैसी संरचनाएं ढीली हो जाती हैं, और बांड स्थिर बीटा-शीट बनाने के लिए पुन: संरेखित होते हैं।फाइबर उस स्थिति में तब तक बना रहता है जब तक कि वह अपने मूल आकार में वापस आने के लिए ट्रिगर न हो जाए।
इस प्रक्रिया को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने विभिन्न आकारों में केराटिन शीट्स को 3डी प्रिंट किया।उन्होंने हाइड्रोजन पेरोक्साइड और मोनोसोडियम फॉस्फेट के समाधान का उपयोग करके सामग्री के स्थायी आकार को क्रमादेशित किया - वह आकार जो ट्रिगर होने पर हमेशा वापस आ जाएगा।
एक बार मेमोरी सेट हो जाने के बाद, शीट को फिर से प्रोग्राम किया जा सकता है और नए आकार में ढाला जा सकता है।
उदाहरण के लिए, एक केराटिन शीट को उसके स्थायी आकार के रूप में एक जटिल ओरिगेमी स्टार में बदल दिया गया था।एक बार मेमोरी सेट हो जाने के बाद, शोधकर्ताओं ने तारे को पानी में डुबो दिया, जहां यह सामने आया और निंदनीय हो गया।वहां से, उन्होंने शीट को एक तंग ट्यूब में घुमाया।एक बार सूखने के बाद, शीट को पूरी तरह से स्थिर और कार्यात्मक ट्यूब के रूप में बंद कर दिया गया था।प्रक्रिया को उलटने के लिए, उन्होंने ट्यूब को वापस पानी में डाल दिया, जहां यह अनियंत्रित हो गया और वापस एक ओरिगेमी स्टार में बदल गया।
सेरा ने कहा, "3 डी प्रिंटिंग सामग्री की यह दो-चरणीय प्रक्रिया और फिर इसके स्थायी आकार को सेट करने से माइक्रोन स्तर तक संरचनात्मक सुविधाओं के साथ वास्तव में जटिल आकार के निर्माण की अनुमति मिलती है।""यह सामग्री को कपड़ा से ऊतक इंजीनियरिंग तक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त बनाता है।"
पार्कर ने कहा, "चाहे आप इस तरह के फाइबर का उपयोग चोली बनाने के लिए कर रहे हों, जिनके कप के आकार और आकार को हर दिन अनुकूलित किया जा सकता है, या आप चिकित्सा चिकित्सा विज्ञान के लिए सक्रिय वस्त्र बनाने की कोशिश कर रहे हैं, लुका के काम की संभावनाएं व्यापक और रोमांचक हैं," पार्कर ने कहा।"हम इंजीनियरिंग सबस्ट्रेट्स के रूप में जैविक अणुओं का उपयोग करके वस्त्रों की फिर से कल्पना करना जारी रख रहे हैं जैसे कि उनका पहले कभी उपयोग नहीं किया गया है।"