哈佛研究人員開發形狀記憶3D打印材料

　　近年來，形狀記憶材料的應用數量呈指數級增長。土木工程、航空航天、可穿戴設備和醫療設備領域的公司都對可定制聚合物的需求日益增加，并且比現有聚合物具有更大的靈活性。盡管最近在這一領域進行了研究，但開發一種可定制和生物相容的材料仍然是一項挑戰。最近，哈佛大學工程和應用科學學院(SEAS)的研究人員開發了一種3D打印材料，它可以被預編程以具有可逆的形狀記憶功能。

　　研究小組使用從安哥拉廢棄衣物羊毛中提取的纖維狀角蛋白來制造新的3D打印聚合物。為了提取和利用羊毛中的角蛋白含量，研究小組使用溴化锂和二硫蘇糖醇(DTT)溶液的組合來誘導固液轉化。然後，将獲得的結晶角蛋白進一步擠出，使其從蛋白濃縮物變成可印刷的水凝膠。

　　為了評估化學反應的影響，研究小組部署了低溫透射電子顯微鏡來驗證單個角蛋白鍊成功形成了螺旋線圈。結果表明，單股已收斂成直徑約3納米的大纖維，幾乎沒有蛋白質降解的迹象。進一步的顯微照片測試還表明，該材料的拉伸強度為+1.03兆帕，與尼龍和蠶絲纖維的拉伸強度相同。

　　最重要的是，還發現當受到剪切應力時，原纖維将自組織成向列相，并且當通過預編程刺激時，将恢複到它們的原始形狀。為了評估其新材料的形狀記憶潛力，哈佛團隊将角蛋白片打印成3D的各種形狀和結構。

　　然後用過氧化氫和磷酸二氫鈉的混合物使形狀化，然後将原型浸入水中。一旦在水下，這些材料變得有延展性，并可以重新塑造成任何想要的布局，但當它們被移除時，幹燥的纖維會恢複到它們預先設定的形狀。

　　哈佛研究人員開發形狀記憶3D打印材料。

　　重塑具有記憶形狀的3D打印材料。

　　随着纖維的幹燥和氫鍵的重新形成，片材顯示出應力的突然增加，這對應于材料恢複到與以前相同的拉伸強度水平。複水後，經過幾次應力-應變循環，纖維的回複效率達到近，觀察到的收縮最小。

　　總體而言，研究人員得出的結論是，他們創造了一種基于分層結構的獨特的纖維基3D打印材料，該材料具有形狀記憶特性和高機械穩定性。哈佛大學的研究小組認為，他們的可再生資源将來可能被用來生産可生物降解的智能紡織品，如可以吸收人體功能的衣服或可以吸收應變能的醫療産品。