INVESTIGACIÓN Y DISEÑO


Nuevo material para fabricación aditiva que cambia y recuerda su forma

15/09/2020

CATEGORíA: Nuevos avances

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard han desarrollado un material biocompatible que puede imprimirse en 3D en cualquier forma y preprogramarse con memoria de forma reversible.


© news.harvard.edu

 

El material está hecho con queratina, una proteína fibrosa que se encuentra en el cabello, las uñas y las conchas. Los investigadores extrajeron la queratina de los restos de lana Agora utilizada en la fabricación de textiles.

 

La investigación podría contribuir al esfuerzo por reducir el desperdicio en la industria de la moda, uno de los mayores contaminadores del planeta. Diseñadores como Stella McCarthy ya están reinventando la forma en que la industria utiliza materiales, incluida la lana. El material también puede tener usos médicos.

 

"Con este proyecto, hemos demostrado que no solo podemos reciclar lana, sino que podemos construir cosas con lana reciclada que nunca antes se habían imaginado", afirma Kit Parker, profesor de bioingeniería y física aplicada de la familia Tarr en SEAS y senior autor del artículo sobre el tema publicado en Nature Materials. “Las implicaciones para la sostenibilidad de los recursos naturales son claras. Con la proteína de queratina reciclada, podemos hacer tanto, o más, de lo que se ha hecho hasta la fecha con el esquila de animales y, al hacerlo, reducir el impacto ambiental de la industria textil y de la moda”.

 

La clave para las habilidades de cambio de forma de la queratina es su estructura jerárquica. Una sola cadena de queratina está dispuesta en una estructura similar a un resorte conocida como alfa-hélice. Dos de estas cadenas se retuercen juntas para formar una estructura conocida como bobina enrollada. Muchos de estos se ensamblan en protofilamentos y eventualmente en fibras grandes. “La organización de la hélice alfa y los enlaces químicos conectivos le dan al material fuerza y ​​memoria de forma”, apunta Luca Cera, becario postdoctoral en SEAS y primer autor del artículo.

 

© news.harvard.edu

 

 

Cuando una fibra se estira o se expone a un estímulo particular, las estructuras similares a resortes se desenrollan y los enlaces se realinean para formar láminas beta estables. La fibra permanece en esa posición hasta que se activa para volver a enrollarse en su forma original.

 

Para demostrar este proceso, los investigadores imprimieron en 3D láminas de queratina en una variedad de formas. Programaron la forma permanente del material, a la que siempre volverá cuando se active, utilizando una solución de peróxido de hidrógeno y fosfato monosódico. Una vez que se estableció la memoria, la hoja se pudo reprogramar y moldear en nuevas formas.

 

Más información en www.news.harvard.edu

 

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