Кожеподобный материал, созданный из протеинов шелка

Кожевенная промышленность – это постоянно растущая отрасль с многомиллиардным оборотом, требующая более 3,8 миллиарда голов крупного рогатого скота – по одному на каждые два человека на Земле – для поддержания производства каждый год. И хотя продукты – одежда, обувь, мебель и многое другое – могут быть довольно элегантными и долговечными, производство кожи оказывает серьезное воздействие на окружающую среду, приводя к вырубке лесов, чрезмерному использованию воды и земли, загрязнению окружающей среды и выбросам парниковых газов.


Исследователи из инженерной школы Университета Тафтса намеревались найти альтернативу коже с аналогичной текстурой, гибкостью и жесткостью, но при этом сосредоточились на материалах, которые являются экологически чистыми, нетоксичными и безопасными для окружающей среды. Оказывается, мы все время носили этот материал – это шелк, но вместо того, чтобы вплетать шелк в ткань, инженеры Тафтса смогли разбить волокна коконов тутового шелкопряда на их белковые компоненты и повторно использовать белки. чтобы сформировать подобный коже материал. Процесс изготовления кожи на основе шелка описан в исследовании, опубликованном в журнале. Материалы и .

Кожа на шелковой основе может иметь различные рисунки и текстуры, имеет физические свойства, аналогичные натуральной коже, и может выдерживать складывание, прокалывание и растяжение, обычно используемые для создания кожаных изделий, включая способность сшивать кусочки материала и прикреплять их. оборудование, такое как заклепки, втулки, ручки и застежки.

«Наша работа сосредоточена на использовании материалов природного происхождения, которые сводят к минимуму использование токсичных химикатов, сохраняя при этом характеристики материала, чтобы предоставить альтернативы для продуктов, которые широко и широко используются сегодня», – сказал Фьоренцо Оменетто, профессор Франк К. Добл. Инженерное дело в инженерной школе Тафтса, директор лаборатории Tufts Silklab, где был создан материал, и автор-корреспондент исследования. «Используя шелк, а также целлюлозу из текстильных и сельскохозяйственных отходов и хитозан из отходов моллюсков, а также все относительно бережные химические вещества, используемые для их объединения, мы добиваемся прогресса в достижении этой цели».

Конечно, уже существует портфель альтернативных кож, разработанных промышленностью и исследовательским сообществом, с акцентом на использование побочных продуктов сельского хозяйства или регенерированных материалов, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду и животноводство. К ним относятся материалы, похожие на кожу, сделанные из нефти (полиуретановая кожа или «кожзаменитель»), коры деревьев, шелухи ананаса, растительных масел, каучука, грибов и даже из целлюлозы и коллагена, продуцируемых бактериальными культурами.

Кожа на шелковой основе, производимая в Tufts, предлагает уникальные преимущества для всех этих подходов. Помимо растворения шелковых волокон, производство основано на воде, с использованием только мягких химикатов, при комнатной температуре и с образованием в основном нетоксичных отходов. из шелковой кожи может быть изготовлен с использованием компьютеризированного трехмерного наслоения с возможностью создавать регулярные микрорельефы, которые могут регулировать прочность и гибкость материала, печатать макрорельефы для эстетики (например, плетение корзины), а также нестандартные геометрические узоры для имитации текстуры поверхности. из натуральной кожи. Полученные в результате материалы, такие как кожа, являются прочными, мягкими, податливыми и долговечными, и, как и натуральная кожа, они поддаются биологическому разложению, когда попадают в поток отходов.

Фактически, изделия из шелка и кожи могут быть повторно растворены и регенерированы в гелеобразную основу для перепечатки в новые изделия.

Процесс изготовления шелковой кожи начинается с шелковых волокон, которые обычно используются в текстильной промышленности. Эти волокна состоят из белковых полимеров фиброина шелка, и их можно разложить на отдельные белковые компоненты в суспензии на водной основе. Базовый слой хитозана, содержащий нетоксичный пластификатор глицерин и краситель, наносится путем экструзии через сопло с крошечным отверстием на поверхность, чтобы обеспечить гибкость и прочность материала. Хитозан получают из природных источников, таких как панцири крабов, омаров и креветок. Слой фиброина шелка в сочетании с пластификатором и загустителем (из растительной камеди) напечатан поверх основного слоя.

Экструзия фиброиновой суспензии через сопло принтера создает силы сдвига, которые могут способствовать расположению белков таким образом, чтобы упрочнять материал, делая его пластичным, а не хрупким, и имитирует естественное выдавливание, которое происходит в шелковой железе червя или паука. . Изменение печатного рисунка шелкового слоя может обеспечить различный внешний вид, настраиваемую прочность и другие физические качества.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments