재료 발명: 하버드대는 방직품에 쓰이는 3D 프린트 형상 기억 양모 견본 재료를 개발하였다.

하버드대 연구진은 형상기억을 가진 생물강해가 가능하고 지속 가능한 양모 모양의 재료를 개발해 새로운 방직품과 다른 제품을 만들 수 있도록 3D 프린트를 했다.

하버드대 존 볼슨공학·응용과학대학(SEAS)의 한 팀이 이 생물재료를 개발했는데, 이 재료는 재활용 재료로 만들어졌다.재료 3D를 모든 형태로 인쇄하고 가역형 기억을 사용하여 미리 프로그래밍할 수 있습니다.

이 발명은 연구원들이 창조한 재료가 방직업의 잉여 폐기물을 이용하여 제조되었을 뿐만 아니라 대량의 폐기물이 발생하는 이 산업을 더욱 지속가능하게 하는 데도 도움을 줄 수 있기 때문에 의미가 크다.

이 팀은 Kit Parker SEAS 생물공학·응용물리 교수가 이끌고 남은 아고라와 앙고라에서 추출한 각단백질에서 소재를 개발했다.뿔단백질은 머리카락, 손톱, 조개껍질에서 발견되는 섬유단백질로 많은 피부와 머리카락 관리 제품에 쓰인다.

파커는 신문 성명에서 "이 프로젝트를 통해 우리는 양모를 회수할 수 있을 뿐만 아니라 상상도 못했던 회수양모로 물건을 만들 수 있다는 것을 증명했다. 이것은 자연자원의 지속성에 영향을 미쳤다. 제거"라고 말했다.

형상 기억 솔루션

연구팀이 개발한 재료는 섬유나 3D 섬유로 가공할 수 있고, 사람의 머리카락처럼 물이 촉발하는 형태의 기억 특성을 갖고 있다고 SEAS의 루카 씨라 박사후 연구원은 설명했다.

형상기억은 재료가 영구적인 형상을 가질 수도 있고 임시 형상을 가질 수도 있다는 것을 의미하며 더욱 통용되는 의상 개발에 유용하다.

Cera는 디자인 뉴스에 "특정 자극에 재료의 임의적이고 임시적인 형태를 부여할 수 있다"고 말했다."자극을 제거하면 재료는 일시적인 모양을 유지합니다. 자극을 다시 가하면 재료는 영구적인 모양을 기억하고 동적으로 영구적인 모양으로 변환됩니다."

그는 이 특성을 의류업에 적용해 인체 사이즈에 맞는 풀 사이즈 의상을 만들 수 있다며 "이로써 맥주집이나 트레이닝복 등 의류의 편안함을 높일 수 있다"고 말했다.

Cera는 "에너지 흡수 설비는 또 다른 응용으로 더욱 편안한 보호 장비를 설계할 수 있다"고 덧붙였다.

중대한 문제

그는'디자인뉴스'에 각단백질 2급 구조의 재배열로 인해 각단백질은 고유한 형상 기억 특성을 갖고 있다며 "더 구체적으로 말하면α나선이β접었어

Cera는 "이런 변화는 부하에서 발생하고 물이 있을 때 촉발될 수 있다"고 설명했다."각단백질의 천연 원섬유와 분층 구조를 보존하는 방식으로 이 재료를 설계하여 모든 길이 범위 내에서 각방향 이성으로 조직하였다α나선이며 형상 기억 메커니즘이 나타날 수 있습니다.

연구진은 이 과정을 입증하기 위해 다양한 형태의 각단백질 필름을 3D로 인쇄하고, 과산화수소와 인산1나트륨 용액을 사용해 재료의 영구적인 모양을 프로그래밍했다.이것은 재료가 변형된 자극을 제거한 후에 시종 되돌아오는 형상이다.

메모리를 설치한 후 연구원들은 판재를 재프로그래밍하여 새로운 형태로 만들 수 있다는 것을 발견했다.

연구진이 실시한 테스트는 각단백질 얇은 조각을 복잡한 종이 접기 항성으로 접어서 영구적인 형태로 만드는 것이다.그리고 그들은 항성을 물에 담가 펼치고 연전성을 일으킨 후 그것을 긴밀한 파이프로 말아서 안정적인 형태로 건조시킨다.그리고 그들은 시험관을 물에 되돌려 이 과정을 역전시키고 시험관을 펼치며 종이별로 동적 접는다.

그 팀은 《자연재료》 잡지에 그 일에 관한 논문을 발표했다.

미래의 응용

파커는 연구원들이 현재 스포츠 의류 제조업체와 이 재료를 패션에 어떻게 활용할지 토론하고 있다고 말했다.

그는 디자인뉴스에 "패션에서 지속가능하고 스마트 재료가 도달할 수 있는 다양한 환경에 적응할 수 있는 다양한 응용이 있다" 고 말했다.

연구팀이 주목하고 있는 재료의 다른 활용은 심혈관재생의학에 있다고 박드는 덧붙였다.

재료 공학의 측면에서 볼 때 연구원들은 형상 기억 시스템의 응답 능력을 물에서 다른 촉발 요소, 예를 들어 빛, 열 또는 화학 신사로 확대할 계획이라고 Cera가 우리에게 말했다.

그는 디자인뉴스에 "우리의 미래 연구는 방직품과 얇은 종이 공학에서의 더욱 구체적인 응용에 집중될 것이며 우리의 형상기억기술을 바탕으로 기능이 완비된 설비를 실현할 것"이라고 말했다.