ઊન જેવી સામગ્રી યાદ રાખી શકે છે અને આકાર બદલી શકે છે

જેમણે ક્યારેય તેમના વાળ સીધા કર્યા છે તે જાણે છે, પાણી દુશ્મન છે.ગરમીથી સખત મહેનતથી સીધા કરવામાં આવેલા વાળ પાણીને સ્પર્શે તે જ મિનિટે કર્લ્સમાં પાછા ઉછળશે.શા માટે?કારણ કે વાળમાં શેપ મેમરી હોય છે.તેના ભૌતિક ગુણધર્મો તેને અમુક ઉત્તેજનાના પ્રતિભાવમાં આકાર બદલવા અને અન્યના પ્રતિભાવમાં તેના મૂળ આકારમાં પાછા આવવા દે છે.
જો અન્ય સામગ્રીઓ, ખાસ કરીને કાપડમાં, આ પ્રકારની આકારની મેમરી હોય તો શું?કૂલીંગ વેન્ટ્સ સાથેના ટી-શર્ટની કલ્પના કરો કે જે ભેજના સંપર્કમાં આવે ત્યારે ખુલે છે અને જ્યારે સુકાઈ જાય ત્યારે બંધ થાય છે, અથવા વ્યક્તિના માપને લંબાય અથવા સંકોચાય તેવા તમામ કપડાં એક જ કદમાં બંધબેસતા હોય છે.
હવે, હાર્વર્ડ જ્હોન એ. પોલસન સ્કૂલ ઓફ એન્જિનિયરિંગ એન્ડ એપ્લાઇડ સાયન્સ (SEAS) ના સંશોધકોએ એક બાયોકોમ્પેટીબલ સામગ્રી વિકસાવી છે જે કોઈપણ આકારમાં 3D-પ્રિન્ટ કરી શકાય છે અને ઉલટાવી શકાય તેવી આકાર મેમરી સાથે પ્રી-પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે.સામગ્રી કેરાટિનનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, જે વાળ, નખ અને શેલમાં જોવા મળતા રેસાયુક્ત પ્રોટીન છે.સંશોધકોએ કાપડના ઉત્પાદનમાં વપરાતા બચેલા અગોરા ઊનમાંથી કેરાટિન કાઢ્યું હતું.
આ સંશોધન ફેશન ઉદ્યોગમાં કચરો ઘટાડવાના વ્યાપક પ્રયાસમાં મદદ કરી શકે છે, જે પૃથ્વી પરના સૌથી મોટા પ્રદૂષકોમાંના એક છે.પહેલેથી જ, સ્ટેલા મેકકાર્થી જેવા ડિઝાઇનરો ઉદ્યોગ ઊન સહિતની સામગ્રીનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરે છે તેની પુનઃકલ્પના કરી રહ્યા છે.
SEAS ખાતે બાયોએન્જિનિયરિંગ અને એપ્લાઇડ ફિઝિક્સના ટાર ફેમિલી પ્રોફેસર અને વરિષ્ઠ કિટ પાર્કરે જણાવ્યું હતું કે, "આ પ્રોજેક્ટ દ્વારા, અમે બતાવ્યું છે કે અમે માત્ર ઊનને રિસાયકલ કરી શકતા નથી, પરંતુ અમે રિસાયકલ કરેલા ઊનમાંથી એવી વસ્તુઓ બનાવી શકીએ છીએ જેની પહેલાં ક્યારેય કલ્પના પણ કરી ન હતી." કાગળના લેખક."કુદરતી સંસાધનોની ટકાઉપણાની અસરો સ્પષ્ટ છે.રિસાયકલ કરેલ કેરાટિન પ્રોટીન વડે, આપણે આજ સુધી પ્રાણીઓના શીયરિંગ દ્વારા જે કંઈ કર્યું છે તેટલું જ અથવા વધુ કરી શકીએ છીએ અને આમ કરવાથી, કાપડ અને ફેશન ઉદ્યોગની પર્યાવરણીય અસરને ઘટાડી શકીએ છીએ."
આ સંશોધન નેચર મટિરિયલ્સમાં પ્રકાશિત થયું છે.
કેરાટિનની આકાર બદલવાની ક્ષમતાની ચાવી એ તેનું અધિક્રમિક માળખું છે, એમ SEASના પોસ્ટડોક્ટરલ સાથી અને પેપરના પ્રથમ લેખક લુકા સેરાએ જણાવ્યું હતું.
કેરાટિનની એક સાંકળ આલ્ફા-હેલિક્સ તરીકે ઓળખાતી વસંત જેવી રચનામાં ગોઠવાય છે.આમાંની બે સાંકળો એકસાથે વળીને એક માળખું બનાવે છે જેને કોઇલ કોઇલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.આમાંની ઘણી કોઇલ કોઇલ પ્રોટોફિલામેન્ટ અને અંતે મોટા ફાઇબરમાં એસેમ્બલ થાય છે.
"આલ્ફા હેલિક્સનું સંગઠન અને કનેક્ટિવ કેમિકલ બોન્ડ સામગ્રીને તાકાત અને આકારની મેમરી બંને આપે છે," સેરાએ કહ્યું.
જ્યારે ફાઇબરને ખેંચવામાં આવે છે અથવા કોઈ ચોક્કસ ઉત્તેજનાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે સ્પ્રિંગ જેવી રચનાઓ છૂટી જાય છે, અને બોન્ડ સ્થિર બીટા-શીટ્સ બનાવવા માટે ફરીથી ગોઠવાય છે.ફાઇબર તે સ્થિતિમાં રહે છે જ્યાં સુધી તે તેના મૂળ આકારમાં કોઇલ થવા માટે ટ્રિગર ન થાય.
આ પ્રક્રિયાને દર્શાવવા માટે, સંશોધકોએ વિવિધ આકારોમાં 3D-પ્રિન્ટેડ કેરાટિન શીટ્સ બનાવી છે.હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને મોનોસોડિયમ ફોસ્ફેટના સોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરીને તેઓ સામગ્રીના કાયમી આકારને પ્રોગ્રામ કરે છે - જ્યારે તે હંમેશા ટ્રિગર થાય ત્યારે તે આકારમાં પાછો આવશે.
એકવાર મેમરી સેટ થઈ ગયા પછી, શીટને ફરીથી પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે અને નવા આકારોમાં મોલ્ડ કરી શકાય છે.
ઉદાહરણ તરીકે, એક કેરાટિન શીટ તેના કાયમી આકાર તરીકે જટિલ ઓરિગામિ તારામાં ફોલ્ડ કરવામાં આવી હતી.એકવાર મેમરી સેટ થઈ ગયા પછી, સંશોધકોએ તારાને પાણીમાં ડૂબાડી નાખ્યો, જ્યાં તે ખુલ્લું પડી ગયું અને નમ્ર બની ગયું.ત્યાંથી, તેઓએ શીટને ચુસ્ત ટ્યુબમાં ફેરવી.એકવાર સૂકાઈ ગયા પછી, શીટને સંપૂર્ણપણે સ્થિર અને કાર્યાત્મક ટ્યુબ તરીકે લૉક કરવામાં આવી હતી.પ્રક્રિયાને ઉલટાવી લેવા માટે, તેઓએ ટ્યુબને પાણીમાં પાછી મૂકી, જ્યાં તે અનરોલ થઈ અને ફરી ઓરિગામિ તારામાં ફોલ્ડ થઈ.
"સામગ્રીને 3D પ્રિન્ટીંગ કરવાની આ બે-પગલાની પ્રક્રિયા અને પછી તેના કાયમી આકારોને સેટ કરવાથી માઇક્રોન સ્તર સુધી માળખાકીય સુવિધાઓ સાથે ખરેખર જટિલ આકારો બનાવવાની મંજૂરી મળે છે," સેરાએ જણાવ્યું હતું."આ સામગ્રીને ટેક્સટાઇલથી ટીશ્યુ એન્જિનિયરિંગ સુધીની વિશાળ શ્રેણી માટે યોગ્ય બનાવે છે."
પાર્કરે કહ્યું, "ભલે તમે આના જેવા ફાઇબરનો ઉપયોગ બ્રેસીયર બનાવવા માટે કરી રહ્યા હોવ કે જેના કપના કદ અને આકારને દરરોજ કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય, અથવા તમે મેડિકલ થેરાપ્યુટિક્સ માટે એક્ચ્યુએટિંગ ટેક્સટાઇલ બનાવવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યાં હોવ, લુકાના કાર્યની શક્યતાઓ વ્યાપક અને ઉત્તેજક છે," પાર્કરે કહ્યું."અમે જૈવિક પરમાણુઓનો ઇજનેરી સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગ કરીને ટેક્સટાઇલની પુનઃકલ્પના કરવાનું ચાલુ રાખીએ છીએ જેમ કે તે પહેલાં ક્યારેય ઉપયોગમાં લેવાયો નથી."