I ricercatori della Tufts University School of Engineering hanno sviluppato materiali di seta che possono raggrinzirsi in modelli altamente dettagliati, tra cui parole, trame e immagini complesse come un codice QR o un'impronta digitale. I modelli impiegano circa un secondo per formarsi, sono stabili, ma può essere cancellato inondando di vapore la superficie della seta, consentendo ai ricercatori di "invertire" la stampa e ricominciare. In un articolo pubblicato oggi su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori dimostrano esempi dei modelli di rughe della seta, e immaginare una vasta gamma di potenziali applicazioni per dispositivi elettronici ottici.

Il tessuto intelligente sfrutta la capacità naturale delle proteine ​​della fibra di seta, la fibroina, di subire un cambiamento di conformazione in risposta alle condizioni esterne, compresa l'esposizione al vapore acqueo, vapore di metanolo e radiazioni UV. Vapore di acqua e metanolo, Per esempio, può penetrare nelle fibre e interferire con i legami incrociati dei legami idrogeno nella fibroina di seta, facendolo 'sbrogliare' parzialmente e rilasciare la tensione nella fibra. Approfittando di questa proprietà, i ricercatori hanno fabbricato una superficie di seta dalla fibroina disciolta depositandola su una sottile membrana di plastica (PDMS). Dopo un ciclo di riscaldamento e raffreddamento, la superficie di seta del doppio strato di seta/PDMS si piega in rughe nanostrutturate a causa delle diverse proprietà meccaniche degli strati.

L'esposizione di qualsiasi parte di quella superficie rugosa all'acqua o al vapore di metanolo provoca il rilassamento delle fibre e l'appiattimento delle rughe. La superficie liscia trasmette più dell'80% di luce, mentre la superficie rugosa lascia passare solo il 20% o meno, creando un contrasto visibile e la percezione di un motivo stampato. La superficie può essere selettivamente esposta al vapore utilizzando una maschera a motivi, risultando in un modello abbinato nella seta testurizzata. I modelli possono essere creati anche depositando acqua utilizzando la stampa a getto d'inchiostro. La risoluzione di questo metodo di stampa è determinata dalla risoluzione della maschera stessa, o il diametro dell'ugello della stampante a getto d'inchiostro.

In alternativa, l'uso di UV crea una maschera virtuale, poiché le parti esposte ai raggi UV della superficie della seta diventano meno permeabili all'acqua o al metanolo e rimangono rugose se trattate con vapore, mentre le parti non esposte ai raggi UV assorbono il vapore e si appiattiscono. Il motivo stampato riflette il motivo della luce UV esposta alla superficie della seta.

Dopo aver cancellato un motivo con il vapore, la seta testurizzata può essere rigenerata con un ciclo di riscaldamento e raffreddamento. Gli autori hanno dimostrato la capacità di stampare modelli su almeno 50 cicli, senza alcuna diminuzione del contrasto o della risoluzione.

"Possiamo stampare motivi ad altissima risoluzione sulla seta e abbiamo persino dimostrato di poter rilevare il motivo di umidità lasciato da un'impronta digitale, " ha detto Yu Wang, borsista post-dottorato presso la Tufts University School of Engineering, e primo autore dello studio. "Ma al di là della novità della stampa reversibile, ci sono molte altre applicazioni funzionali che la tecnologia di modellatura della seta potrebbe fornire."

L'elenco delle potenziali applicazioni che Wang indica per includere materiali con proprietà ottiche regolabili, alcuni dei quali possono comportare l'uso di droganti che consentono al tessuto fantasia di assorbire o emettere diverse lunghezze d'onda di luce ed energia, o esibire modelli solo da angolazioni specifiche; e materiali che ne modulano le proprietà termiche, cambiando la quantità di calore che lasciano passare. A causa della biocompatibilità delle fibre di seta, il materiale di micropatterning potrebbe essere utilizzato in varie applicazioni biomediche.

Lo studio ha anche dimostrato come i modelli potrebbero essere attivati ​​e disattivati ​​a piacimento collegando il doppio strato a un piccolo elemento riscaldante elettrico, transizione della seta tra gli stati rugosi e senza rughe.

"Grazie alla sua versatilità, e facilità di fabbricazione, Penso che potrebbero esserci molte applicazioni future che noi e altri troveremo che non abbiamo ancora nemmeno immaginato, " disse Fiorenzo Omenetto, autore corrispondente e Frank C. Doble Professor of Engineering presso la Tufts' School of Engineering.