Investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts han desarrollado materiales de seda que pueden arrugarse en patrones muy detallados, incluidas palabras, texturas e imágenes tan intrincadas como un código QR o una huella digital. Los patrones tardan aproximadamente un segundo en formarse, son estables, pero puede borrarse inundando la superficie de la seda con vapor, permitiendo a los investigadores "revertir" la impresión y empezar de nuevo. En un artículo publicado hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , los investigadores demuestran ejemplos de patrones de arrugas de seda, e imaginar una amplia gama de aplicaciones potenciales para dispositivos electrónicos ópticos.

El tejido inteligente aprovecha la capacidad natural de las proteínas de la fibra de seda, la fibroína, para sufrir un cambio de conformación en respuesta a las condiciones externas. incluida la exposición al vapor de agua, vapor de metanol y radiación ultravioleta. Vapor de agua y metanol, por ejemplo, puede absorber las fibras e interferir con los enlaces cruzados de los enlaces de hidrógeno en la fibroína de seda, haciendo que se "desenrede" parcialmente y libere la tensión en la fibra. Aprovechando esta propiedad, los investigadores fabricaron una superficie de seda a partir de fibroína disuelta depositándola sobre una fina membrana de plástico (PDMS). Después de un ciclo de calentamiento y enfriamiento, la superficie de seda de la bicapa de seda / PDMS se pliega en arrugas nanotexturizadas debido a las diferentes propiedades mecánicas de las capas.

La exposición de cualquier parte de esa superficie arrugada al agua o al vapor de metanol hace que las fibras se relajen y las arrugas se aplanen. La superficie lisa transmite más del 80% de la luz, mientras que la superficie arrugada solo deja pasar un 20% o menos, creando un contraste visible y la percepción de un patrón impreso. La superficie se puede exponer selectivamente al vapor utilizando una máscara estampada, resultando en un patrón combinado en la seda texturizada. Los patrones también se pueden crear depositando agua usando impresión de inyección de tinta. La resolución de este método de impresión está determinada por la resolución de la propia máscara, o el diámetro de la boquilla de la impresora de inyección de tinta.

Alternativamente, el uso de UV crea una máscara virtual, Dado que las partes de la superficie de la seda expuestas a los rayos UV se vuelven menos permeables al agua o al metanol y permanecen arrugadas cuando se tratan con vapor, mientras que las partes no expuestas a los rayos UV absorben el vapor y se aplanan. El patrón impreso refleja el patrón de luz ultravioleta expuesta a la superficie de la seda.

Después de borrar un patrón con vapor, la seda texturizada se puede regenerar con un ciclo de calentamiento y enfriamiento. Los autores demostraron la capacidad de imprimir patrones durante al menos 50 ciclos, sin ninguna disminución de contraste o resolución.

"Podemos imprimir patrones de muy alta resolución en la seda, e incluso demostramos que podemos captar el patrón de humedad dejado por una huella dactilar, "dijo Yu Wang, becario postdoctoral en la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Tufts, y primer autor del estudio. "Pero más allá de la novedad de la impresión reversible, hay muchas otras aplicaciones funcionales que la tecnología de modelado de seda podría proporcionar ".

La lista de aplicaciones potenciales que Wang señala para incluir materiales con propiedades ópticas ajustables, algunos de los cuales pueden implicar el uso de dopantes que permiten que la tela estampada absorba o emita diferentes longitudes de onda de luz y energía, o exhibir patrones solo desde ángulos específicos; y materiales que modulan sus propiedades térmicas, cambiando la cantidad de calor que dejan pasar. Debido a la biocompatibilidad de las fibras de seda, el material de micropatrón podría utilizarse en diversas aplicaciones biomédicas.

El estudio también demostró cómo los patrones se pueden encender y apagar a voluntad conectando la bicapa a un pequeño elemento calefactor eléctrico. la transición de la seda entre estados arrugados y sin arrugas.

"Debido a su versatilidad, y facilidad de fabricación, Creo que puede haber muchas aplicaciones futuras que nosotros y otros se nos ocurran y que ni siquiera hemos imaginado todavía. "dijo Fiorenzo Omenetto, autor correspondiente y el profesor Frank C. Doble de Ingeniería en la Escuela de Ingeniería de Tufts.