Un processo biomimetico per realizzare fibre morbide per tessuti intelligenti

1 agosto 2023 | Di Gerald Ondrey

Affinché i tessuti intelligenti funzionino in modo efficace, devono essere resistenti, elastici ed elettricamente conduttivi. Tuttavia, la fabbricazione di fibre che possiedano queste tre proprietà è stata impegnativa.

Traendo ispirazione dal modo in cui i ragni tessono la seta per creare tele, un team internazionale di ricercatori ha sviluppato un metodo per produrre fibre morbide che possiedono queste tre proprietà chiave. Lo studio – condotto dal professore assistente Tan Swee Ching del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali del College of Design and Engineering dell’Università Nazionale di Singapore (NUS; www.nus.sg) – è stato riportato in un recente numero di Nature Electronics.

I metodi di filatura convenzionali per fabbricare fibre sintetiche richiedono alta pressione, elevato apporto di energia, grandi volumi di sostanze chimiche e attrezzature specializzate. Inoltre, le fibre risultanti hanno tipicamente funzioni limitate. Al contrario, il processo di filatura della seta di ragno forma fibre resistenti e versatili a temperatura e pressione ambiente. Sono stati identificati due passaggi unici nella formazione della tela di ragno che il team potrebbe imitare. Il primo è la trasformazione di una soluzione proteica altamente concentrata (dope di seta) in un filo di fibra. Il secondo passo identificato è che la disposizione delle proteine ​​all'interno della droga cambia quando viene attivata da fattori esterni per aiutare a separare la porzione liquida dalla droga di seta, lasciando le fibre di seta solide. Il team ha ricreato le due fasi e ha sviluppato un nuovo processo di filatura noto come approccio alla filatura ambientale abilitata alla separazione di fase (PSEA).

Le fibre morbide sono state filate da una soluzione di gel viscoso composta da poliacrilonitrile (PAN) e ioni argento (PANSion) disciolti in dimetilformammide. Quando il gel viene tirato e filato in condizioni ambientali, si forma la fibra morbida. Quando esposte all'aria, le molecole d'acqua nell'aria causano la separazione della parte liquida del gel dalla parte solida del gel, un fenomeno noto come effetto di separazione di fase indotto dal vapore non solvente. Le goccioline vengono semplicemente rimosse per gravità.