მატყლის მსგავსი მასალის გახსენება და ფორმის შეცვლა შეუძლია

როგორც ყველამ, ვინც ოდესმე გასწორდა თმა, იცის, წყალი მტერია. სითბოთი გულდასმით გაასწორონ თმა დაუბრუნდება ტალღები იმ წუთში, როდესაც წყალს შეეხება. რატომ? იმის გამო, რომ თმის აქვს ფორმის მეხსიერება. მისი მატერიალური თვისებები საშუალებას აძლევს მას შეიცვალოს ფორმა გარკვეული სტიმულების საპასუხოდ და დაუბრუნდეს პირვანდელ ფორმას სხვების საპასუხოდ.
თუ სხვა მასალებს, განსაკუთრებით ქსოვილებს, აქვთ ამ ტიპის ფორმის მეხსიერება? წარმოიდგინეთ მაისური, გაგრილების სავენტილაციო საშუალებით, რომელიც იხსნება ტენიანობის ზემოქმედების ქვეშ და იკეტება მშრალი, ან ერთი ზომის ტანსაცმელი, რომელიც იჭიმება ან იკლებს ადამიანის გაზომვებზე.
ახლა, ჰარვარდის ჯონ ა. პოლსონის ინჟინერიისა და გამოყენებითი მეცნიერების სკოლის (SEAS) მკვლევარებმა შეიმუშავეს ბიო თავსებადი მასალა, რომელიც შეიძლება 3D ფორმატით დაბეჭდეს ნებისმიერ ფორმაში და წინასწარ დაპროგრამდეს შექცევადი ფორმის მეხსიერებით. მასალა მზადდება კერატინის გამოყენებით, ბოჭკოვანი ცილა, რომელიც გვხვდება თმებში, ფრჩხილებსა და ჭურვებში. მკვლევარებმა კერატინი მოიპოვეს დარჩენილი აგორას მატყლიდან, რომელიც გამოიყენება ტექსტილის წარმოებაში.
გამოკვლევამ შეიძლება ხელი შეუწყოს ნარჩენების შემცირების ფართო მცდელობას მოდის ინდუსტრიაში, პლანეტის ერთ-ერთ ყველაზე დიდ დამაბინძურებელში. უკვე ისეთი დიზაინერები, როგორიცაა სტელა მაკარტი, ახლებურად წარმოიდგენენ იმას, თუ როგორ იყენებს ინდუსტრია მასალებს, მათ შორის მატყლს.
”ამ პროექტით ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ არა მხოლოდ მატყლის გადამუშავება შეგვიძლია, არამედ გადამუშავებული მატყლისგანაც შეგვიძლია ისეთი ნივთების აშენება, რაც აქამდე არასოდეს წარმოუდგენია”, - თქვა კიტ პარკერმა, ტარის ოჯახის ბიოინჟინერიის და გამოყენებითი ფიზიკის პროფესორმა SEAS– ში ნაშრომის ავტორი. ”ბუნებრივი რესურსების მდგრადობის შედეგები ნათელია. გადამუშავებული კერატინის პროტეინის საშუალებით, ჩვენ შეგვიძლია გავაკეთოთ ისევე მეტი, ან მეტი, ვიდრე გაკეთებულია ცხოველების პარსვით დღემდე და ამით შევამციროთ ტექსტილისა და მოდის ინდუსტრიის გარემოზე ზემოქმედება. ”
კვლევა გამოქვეყნებულია Nature Materials- ში.
კერატინის ფორმის შეცვლის შესაძლებლობის გასაღები მისი იერარქიული სტრუქტურაა, თქვა ლუკა ცერამ, SEAS– ის პოსტ – დოქტორანტმა და ნაშრომის პირველმა ავტორმა.
კერატინის ერთი ჯაჭვი განლაგებულია ზამბარის მსგავსი სტრუქტურაში, რომელიც ცნობილია როგორც ალფა-სპირალი. ამ ჯაჭვებიდან ორი ერთმანეთს უვლიან და ქმნიან სტრუქტურას, რომელსაც უწოდებენ დახვეულ ხვია. ბევრი ამ დახვეული ხვია იკრიბება პროტოფილენტებად და საბოლოოდ მსხვილ ბოჭკოებად.
"ალფა სპირალის ორგანიზება და შემაერთებელი ქიმიური ბმები მასალებს აძლევს ძალას და აყალიბებს მეხსიერებას", - თქვა ცერა.
ბოჭკოს დაჭიმვისას ან კონკრეტული სტიმულის ზემოქმედებისას, ზამბარის მსგავსი სტრუქტურები იხსნება და ობლიგაციები ხელახლა დგება და ქმნის სტაბილურ ბეტა-ფურცლებს. ბოჭკო ამ მდგომარეობაში რჩება მანამ, სანამ არ გამოიწვევს თავდაპირველ ფორმას.
ამ პროცესის საჩვენებლად, მკვლევარებმა 3D ფორმატით დაბეჭდეს კერატინის ფურცლები, სხვადასხვა ფორმის. მათ დააპროგრამეს მასალის მუდმივი ფორმა - ფორმა, რომელსაც იგი ყოველთვის დაუბრუნდება გააქტიურებისას - წყალბადის ზეჟანგისა და მონოსტრიუმის ფოსფატის ხსნარის გამოყენებით.
მეხსიერების დაყენების შემდეგ, ფურცლის ხელახალი პროგრამირება და ახალი ფორმების ჩამოსხმა შეიძლება.
მაგალითად, კერატინის ერთი ფურცელი დაყრილ იქნა რთულ ორიგამის ვარსკვლავად, როგორც მისი მუდმივი ფორმა. მეხსიერების დაარსებისთანავე მკვლევარებმა ვარსკვლავი ჩაყარეს წყალში, სადაც ის გაშალა და გახდება დამშლელი. მათ იქიდან, ისინი გააფართოვეს ფურცელი მჭიდრო მილში. გაშრობის შემდეგ, ფურცელი ჩაკეტეს, როგორც სრულად სტაბილური და ფუნქციონალური მილი. პროცესის საწინააღმდეგოდ, ისინი მილის წყალში დააბრუნეს, სადაც იგი გაიშალა და ისევ ჩამოყარა ორიგამის ვარსკვლავში.
”მასალის 3D დაბეჭდვის ეს ორეტაპიანი პროცესი და შემდეგ მისი მუდმივი ფორმების დაყენება საშუალებას იძლევა მართლაც რთული ფორმების დამზადება იყოს სტრუქტურული მახასიათებლებით მიკრონის დონეზე,” - თქვა ცერა. ”ეს მასალა მასალას შესაფერისია ტექსტილისგან ქსოვილების დამთავრებისთვის.”
”იყენებთ თუ არა ამგვარ ბოჭკოებს, რომ გააკეთოთ სამაგრები, რომელთა თასის ზომა და ფორმა შეიძლება მორგებული იყოს ყოველდღე, ან ცდილობთ მოახდინოთ ტექსტილის ამოქმედება სამედიცინო თერაპიისთვის, ლუკას მუშაობის შესაძლებლობები ფართო და საინტერესოა”, - თქვა პარკერმა. ”ჩვენ ვაგრძელებთ ტექსტილის ხელახლა წარმოდგენას ბიოლოგიური მოლეკულების გამოყენებით, როგორც საინჟინრო სუბსტრატები, ისე როგორც აქამდე არასდროს გამოუყენებიათ.”


საფოსტო დრო: Sep-21-2020