ハーバード大学が3Dプリント用形状記憶材料を開発

ハーバード大学の研究チームが環境に優しい形状記憶3Dプリンティング材料を開発

ハーバード大学工学部応用科学部(Harvard University’s School of Engineering and Applied Sciences 以下 SEAS)の研究チームは、可逆的な形状記憶機能を備えた事前プログラム可能な3Dプリンティング材料を開発した。

ハーバード大学の研究チームが開発したこの斬新な材料は、生体適合性材料のケラチンから成る2本の鎖がバネのような構造に配置されており、それが互いに撚り合わされた物で、一度コイル状に結合した構造が、元の形に戻る前にどんな形にも変化させることができる「形状記憶効果」を発揮する。

廃棄された衣類のアンゴラウールから抽出したフィブリルケラチンを使用して生成されるこの生体適合性材料は、引張強度と複雑な幾何学的変換を備えた強力で剛性の高い形状記憶デバイスを生成可能で、バイオエンジニアリングや様々なテキスタイルへの応用が期待されている。

ハーバード大学の研究チームは、この新素材の形状記憶能力を評価するため、ケラチンベースの材料をさまざまな形状や構造に3Dプリント。その後、過酸化水素とリン酸一ナトリウムの混合物を使用して、形状を永久的に元のデザインに戻すことができるようにして、3Dプリントされたプロトタイプを水に沈めた。その造形物が水中に入ると、素材は可鍛性(外力によって固体が壊れることなく変形し、強度や靭性を向上させる性質)になり、好きなレイアウトに変形させることが可能となった。そして混合物から取り出された造形物は、乾燥後、予めプログラムされた形状に戻ることが確認された。

哺乳類、鳥類、爬虫類などの高等脊椎動物の毛髪、爪、羽毛、羊毛、ひづめ、鱗片、角などに見られる表皮の主成分である繊維状タンパク質から成るケラチンは、自然界に豊富に分布している汎用性の高い生理活性ポリマーであり、農業から生物医学工学に至るまで、多くの先進的用途に有効であることが証明されている。


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