Akıllı Tekstil Ürünleri için Bir Yenilik: Şekil Hafızalı Malzemeler
Harvard John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu’ndaki araştırmacılar, istenilen herhangi bir şekilde 3D olarak basılabilen ve tersinir şekil hafızası sayesinde önceden programlanabilen biyouyumlu bir malzeme geliştirdi. Bu önemli yenilik, akıllı tekstil ürünleri ve doku mühendisliği uygulamalarına önderlik etmesinin yanı sıra, daha az atık oluşması ve yün gibi malzemelerin kullanımının gelişmesiyle moda endüstrisinde üretilen kirliliği de azaltabilir.
Nature Materials [Cera et al. Nat. Mater. (2020) DOI: 10.1038/s41563-020-0789-2] dergisinde de belirtildiği gibi, araştırmacılar malzeme olarak keratin, lifli bir protein, kullandı. Keratini de tekstil üretiminde kullanılan Agora yününün artıklarından elde ettiler. Keratinin hiyerarşik yapısına bakacak olursak, alfa sarmal olarak bilinen yay benzeri bir yapı halinde düzenlenmiş tek bir yapısal protein zincirine sahiptir. Alfa sarmalın organizasyonu ve bağlayıcı kimyasal bağlar, malzemeye hem güç hem de şekil hafızası özelliği verir. Zincirlerden ikisi beraber büküldüğünde, protofilamentler ve en sonunda da büyük lifler oluşturmak için birleşen bir yapı oluştururlar.
Gerildiğinde ya da belirli uyarıcılara maruz kaldığında, yapılar çözülür, kararlı beta tabakaları oluşturmak için yeniden hizalanarak açılır. Lif, orijinal şekline dönmesi için tetiklenene kadar bu durumda kalır. Bu çalışma, biyolojik substratlar ile daha iyi arayüz oluşturan ve potansiyel olarak kimyasal açıdan iletişim kuran akıllı malzemeleri tasarlamak için yapı taşları olarak proteinlerin kullanımına ilişkin daha ileri bir aşama sağlıyor.
Araştırmacılar, malzemenin kalıcı şeklini hidrojen peroksit (H2O2) ve monosodyum fosfat (NaH2PO4) çözeltileriyle programlamadan önce, farklı şekillerdeki keratin tabakalarını 3D olarak bastı. Hafıza bu şekilde ayarlandığında, tabaka yeniden programlanabilir ve yeni şekiller verilebilir. Böylece geri dönüştürülmüş keratin proteini sürdürülebilirlik kazandırır ve moda ve tekstil endüstrilerinin çevresel etkilerini azaltır.
Bu teknik, herkese uyan ve aynı zamanda da daha rahat olan giysi tasarımlarına öncülük edebilir. Örneğin, neme maruz kaldığında açılıp kuruyken kapanabilen soğutma deliklerine sahip ya da kullanıcının ölçülerine bağlı olarak esneyecek veya küçülecek kıyafetler tasarlanabilir.
İlk yazar Luca Cera da Materials Today dergisine, “Malzemeyi 3D olarak bastırmak ve ardından kalıcı şekillerini ayarlamaktan oluşan bu iki aşamalı süreç, mikron seviyesine kadar yapısal özelliklere sahip ve gerçekten karmaşık olan şekillerin üretilmesine izin veriyor. Bu, malzemeyi tekstilden doku mühendisliğine kadar çok çeşitli uygulamalar için uygun hale getiriyor. ” dedi.
Araştırmacılar şimdi şekil hafıza sisteminin yanıt vermesini ısı, ışık ve kimyasal uyaranlar gibi daha başka tetikleyicileri de kapsayacak şekilde genişletmeyi umuyor ve şekil hafıza teknolojisine bağlı olarak tamamen işlevsel cihazları tamamlamak için tekstil ve doku mühendisliğindeki belirli uygulamalara odaklanacak.
Kaynak : materialstoday.com
