Onderzoekers van de Tufts University School of Engineering hebben zijden materialen ontwikkeld die kunnen kreuken tot zeer gedetailleerde patronen, waaronder woorden, texturen en afbeeldingen zo ingewikkeld als een QR-code of een vingerafdruk. Het duurt ongeveer een seconde voordat de patronen zijn gevormd, zijn stabiel, maar kan worden gewist door het oppervlak van de zijde met damp te laten overstromen, waardoor de onderzoekers het afdrukken konden "omkeren" en opnieuw konden beginnen. In een artikel dat vandaag is gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , de onderzoekers demonstreren voorbeelden van de zijden rimpelpatronen, en een breed scala aan potentiële toepassingen voor optische elektronische apparaten voorstellen.

Het slimme textiel maakt gebruik van het natuurlijke vermogen van zijdevezeleiwitten - fibroïne - om een ​​verandering van conformatie te ondergaan als reactie op externe omstandigheden, inclusief blootstelling aan waterdamp, methanoldamp en UV-straling. Water- en methanoldamp, bijvoorbeeld, kan doordringen in de vezels en interfereren met waterstofbruggen in de zijdefibroïne, waardoor het gedeeltelijk 'ontrafelt' en de spanning in de vezel loslaat. Door gebruik te maken van deze eigenschap, de onderzoekers fabriceerden een zijden oppervlak van opgelost fibroïne door het op een dun plastic membraan (PDMS) te deponeren. Na een cyclus van verwarmen en afkoelen, het zijdeoppervlak van de zijde/PDMS-dubbellaag vouwt zich in rimpels met nanotextuur vanwege de verschillende mechanische eigenschappen van de lagen.

Door een deel van dat gerimpelde oppervlak bloot te stellen aan water- of methanoldamp, ontspannen de vezels en worden de rimpels plat. Het gladde oppervlak laat meer dan 80% van het licht door, terwijl het gerimpelde oppervlak slechts 20% of minder doorlaat, het creëren van een zichtbaar contrast en de perceptie van een gedrukt patroon. Het oppervlak kan selectief worden blootgesteld aan damp met behulp van een patroonmasker, wat resulteert in een bijpassend patroon in de getextureerde zijde. Patronen kunnen ook worden gemaakt door water af te zetten met behulp van inkjetprinten. De resolutie van deze afdrukmethode wordt bepaald door de resolutie van het masker zelf, of de spuitmonddiameter van de inkjetprinter.

Alternatief, gebruik van UV creëert een virtueel masker, aangezien UV-belichte delen van het zijdeoppervlak minder doorlaatbaar worden voor water of methanol en gerimpeld blijven wanneer ze worden behandeld met damp, terwijl de delen die niet zijn blootgesteld aan UV de damp absorberen en plat worden. Het gedrukte patroon weerspiegelt het patroon van UV-licht dat wordt blootgesteld aan het zijden oppervlak.

Na het wissen van een patroon met damp, de getextureerde zijde kan worden geregenereerd met een cyclus van verwarming en koeling. De auteurs toonden het vermogen aan om patronen af ​​te drukken over ten minste 50 cycli, zonder enige vermindering van contrast of resolutie.

"We kunnen patronen met een opmerkelijk hoge resolutie in de zijde printen - en we hebben zelfs laten zien dat we het vochtpatroon van een vingerafdruk kunnen oppikken, " zei Yu Wang, postdoctoraal onderzoeker aan de Tufts University School of Engineering, en eerste auteur van de studie. "Maar afgezien van de nieuwigheid van omkeerbaar printen, er zijn veel andere functionele toepassingen die de technologie voor het maken van zijdepatronen zou kunnen bieden."

De lijst met mogelijke toepassingen waar Wang naar wijst, omvat materialen met instelbare optische eigenschappen, sommige daarvan kunnen het gebruik van doteermiddelen inhouden waardoor het patroonweefsel verschillende golflengten van licht en energie kan absorberen of uitstralen, of patronen alleen vanuit specifieke hoeken vertonen; en materialen die hun thermische eigenschappen moduleren, het veranderen van de hoeveelheid warmte die ze doorlaten. Door de biocompatibiliteit van de zijdevezels, het micropatroonmateriaal zou in verschillende biomedische toepassingen kunnen worden gebruikt.

De studie toonde ook aan hoe de patronen naar believen kunnen worden in- en uitgeschakeld door de dubbellaag aan te sluiten op een klein elektrisch verwarmingselement, overgang van de zijde tussen gerimpelde en kreukvrije toestanden.

“Vanwege zijn veelzijdigheid, en gemak van vervaardiging, Ik denk dat er in de toekomst veel toepassingen zullen zijn waar wij en anderen mee zullen komen die we ons nog niet eens hebben kunnen voorstellen, " zei Fiorenzo Omenetto, corresponderende auteur en de Frank C. Doble Professor of Engineering aan de Tufts' School of Engineering.