Fiorenzo Omenetto: Jedwab, starożytny materiał przyszłości

Fiorenzo Omenetto dzieli się z ponad 20 zadziwiającymi nowymi pomysłami na użycie jedwabiu, jednego z najbardziej eleganckich materiałów, używanych do przesyłania światła, zwiększania wytrzymałości, czy nawet przy przekraczaniu granic medycyny. Prezentuje na scenie kilka intrygujących przedmiotów zrobionych z wszechstronnych materiałów.

Dziękuję.

Jestem niezwykle uradowany będąc tutaj.

Zamierzam mówić o nowym, starym materiale,

który wciąż nas zadziwia,

i który może wpłynąć na sposób w jaki myślimy

o badaniach materiałowych, nowych technologiach

i może, z biegiem czasu,

zrobić jakieś rzeczy dla medycyny, globalnego zdrowia i zalesienia.

Jest to śmiała deklaracja.

Powiem wam więcej.

Ten materiał ma cechy, które wydają się zbyt dobre by były prawdziwe.

Jest trwały, jest to trwały materiał,

który przetworzony w wodzie o temperaturze pokojowej.

I jest biodegradowalny w krótkim czasie,

możesz zobaczyć jak się natychmiastowo rozpuszcza w szklance wody

lub może być stały przez lata.

Jest jadalny, może być zaimplantowany w ludzkim ciele

bez wywołania reakcji odpornościowej.

W rzeczywistości łączy się z ciałem.

Jest technologiczny,

więc może posłużyć się do rzeczy takich jak mikroelektronika,

a może nawet fotoniki.

I materiał ten

wygląda mniej więcej jak to.

Materiał, który widzicie jest wyraźny i przezroczysty.

Jego składniki to tylko woda i białko.

Tym materiałem jest jedwab.

Jest trochę inny

od tego, do którego zdążyliśmy się przyzwyczaić.

Pytanie brzmi, jak można odkryć na nowo

coś co znane jest od pięciu tysiącleci?

Proces odkrywczy jest, zazwycza, inspirowany przez naturę.

I tak podziwiamy jedwabniki

jedwabniki, które możecie zobaczyć jak przędą włókna.

Jedwabniki robią niespotykaną rzecz:

używają dwóch składników, białka i wody,

które są w ich gruczołach

by stworzyć materiał niezwykle odporny

porównywalny z tkaninami technicznymi

takimi jak Kevlar.

I w procesie inżynierii odwrotnej,

o której wiemy,

z którą jesteśmy zaznajomieni

w przemyśle tekstylnym,

przemysł tekstylny rozwija kokon

i następnie splata ekscytujące rzeczy.

Chcemy wiedzieć jak z wody i białka dojść

do tego płynnego kevlaru, naturalnego kevlaru.

Wgląd

polega na tym jak odwrócić proces

i przejść z kokonu do gruczołu

i uzyskać wodę i białko jako materiał początkowy.

I jest to wgląd

sprzed ponad dwóch dekad

od osoby, z którą mam zaszczyt pracować,

David Kaplan'a.

I tak uzyskujemy ten materiał początkowy.

I tak ten materiał początkowy na nowo staje się podstawowym elementem budulcowym.

I możemy go użyć w różny sposób

jako na przykład błonę.

I możemy skorzystać z czegoś co jest bardzo proste.

Przepis na zrobienie takich błon

to wykorzystanie faktu,

że białko jest niesamowicie rozgarnięte w tym co robi.

Znajduje własną drogę do samozłożenia.

Więc recepta jest prosta: bieżesz roztwór jedwabiu, wylewasz go,

i czekasz aż białko się samo złoży.

Wtedy odczepiasz to białko i uzyskujesz błonę,

która powstaje,gdy białko się odnajduje wraz z odparowywaniem wody.

Wspominałem, że ta błona jest techniczna.

I co to oznacza?

To oznacza, że możesz dodać do tego interfejs,

z rzeczy które są typowo technologiczne,

takie jak mikroelektronika lub nanotechnologia.

Obraz płyty DVD

służy jako ilustracja,

że jedwab podąża za bardzo subtelnymi topografiami na powierzchni,

co oznacza, że mogą odtworzyć cechy w nanoskali.

Więc mogłoby to odtworzyć informacje

zapisane na płycie DVD.

I możemy przechowywać informacje na błonie z wody i białka.

Spróbowaliśmy zapisać wiadomość na kawałku jedwabiu,

który znajduje się tu, a wiadomość o tam.

I tak jak w przypadku DVD, możesz to odczytać optycznie.

To wymaga stabilnej ręki,

więc zamierzam to zrobić na scenie przed tysiącem ludzi.

Spójrzmy.

Jak widać błona staje się przejrzysta tutaj

i wtedy...

(Oklaski)

A najbardziej niesamowitym wyczynem

jest to, że moja ręka wystarczająco długo była w bezruchu.

Więc, jak już masz cechy

tego materiału,

wtedy możesz robić mnóstwo rzeczy.

Nie jest to ograniczone do błon.

Ten materiał może przyjąć różne formy.

Później stajesz się trochę szalony i robisz różne elementy optyczne

lub mikropryzmatyczne

takie jak odblaskową taśmę, którą masz na butach do biegania.

Lub możesz tworzyć piękne rzeczy,

które, jeśli kamera uchwyci, możesz zrobić.

Możesz dodać trzeci wymiar do błony.

I jeśli kąt jest odpowiedni,

możesz zobaczyć jak powstaje hologram na tej jedwabnej błonie.

Lub możesz zrobić inne rzeczy.

Możesz sobie wyobrazić, że może można użyć białka do przewodzenia światła,

tak więc zrobiliśmy światłowody.

Ale jedwab jest wszechstronny i wykracza poza granice optyki.

Możesz myśleć o różnych kształtach, formach.

Dla przykładu, jeśli boisz się iść do lekarza na zastrzyk

możemy zrobić mikroigłę.

To co widzicie naekranie to ludzki włos

nałożony na igłę zrobioną z jedwabiu -

dla porównania rządu wielkości.

Możecie robić większe rzeczy.

Możecie robić przekładnie, nakrętki i śruby,

które możecie kupić w Whole Foods.

I te przekładnie równie dobrze działają w wodzie.

Jest to alternatywna wersja mechanicznych elementów.

I może możecie użyć tego płynnego Kevlaru jeśli potrzebujecie czegoś silnego,

by zastąpić obwodowe żyły, dla przykładu,

lub może nawet całe kości.

Macie tutaj mały przykład,

małą czaszkę,

nazwaliśmy ją mini Yorick.

(Śmiech)

Ale możecie robić rzeczy, jak kubki, dla przykładu,

i jeśli dodacie odrobinę złota, odrobinę półprzewodników,

możecie stworzyć sensory, które przylegną do powierzchni pożywienia.

Możecie stworzyć części elektroniczne,

które się składają i zwijają.

Lub jeśli podążasz za modą, tatuaże LED.

Wszechstronność jest, jak widać,

w formach materiału,

które można zrobić z jedwabiu.

Są tam jeszcze pewne unikalne cechy.

Dlaczego mielibyście niby chcieć na prawdę zrobić te wszystkie rzeczy?

Wspomniałem o tym na początku;

białko jest biodegradowalne i biokompatybilne.

To obrazek części tkanki.

I co z tego, że jest biodegradowalna i biokompatybilna?

Możecie to wszczepić w organizm, bez konieczności odzyskiwania tego co jest wszczepiane.

Co oznacza, że wszystkie urządzenia, które widzieliście, i wszystkie formy,

mogą, z zasady,zostać wszczepione i znikną.

I co widzicie, w tej części tkanki

to fragment taśmy odblaskowej.

I tak jak jesteś widziany przez samochód w nocy,

idea za tym jest taka, że jeśli podświetli się tkankę,

można zobaczyć głębszą jej część,

gdyż jest tam ta odblaskowa taśma, zrobiona z jedwabiu.

I jak widać integruje się ona w tkankę.

Integracja z ludzkim ciałem

nie jest jedyną rzeczą.

Integracja ze środowiskiem jest równie ważna.

Macie zegar, macie białko

i jedwabny kubek, jak ten,

może zostać wyrzucony bez poczucia winy.

(Oklaski)

W przeciwieństwie do poliestyrenowych kubków,

które niestety lądują w śmieciach codziennie,

ten jest jadalny.

Tak więc możnaby stworzyć opakowania na jedzenie,

które można gotować wraz z jedzeniem.

Nie smakuje to dobrze,

więc będe potrzebował jeszcze trochę pomocy z tym.

Prawdopodobnie najbardziej zadziwiającą rzeczą jest to, że całość zatacza koło.

Jedwab, podczas procesu samoskładania,

zachowuje się jak kokon.

I jeśli zmienisz recepturę,

dodasz składniki kiedy wylewasz -

dodajesz składniki do płynnego roztworu jedwabiu -

gdzie te rzeczy są enzymami

lub antycałami, szczepionkami,

proces samoskładania

zachowuje właściwości biologiczne tych domieszek.

To sprawia, że te materiały są środowiskowo aktywne

i interaktywne.

Ta śruba, o której myślałeś wcześniej

może zostać użyta

to skręcenia kości - złamane kości w całość -

i jednocześnie dostarczyć leki,

podczas gdy kość się goi, dla przykładu.

Lub moglibyście włożyć leki w portfel, a nie do lodówki.

Tak więc, stworzyliśmy jedwabną kartę

z penicyliną.

Przechowywaliśmy penicylinę w temperaturze 60 stopni Celcjusza,

około 140 stopni Fahrenheita,

przez dwa miesiące, bez utraty skuteczności penicyliny.

To może być -

(Oklaski)

to może być potencjalnie znakomita alternatywa

do zasilanych energią słonecznych lodówek.

Oczywiście, nie ma sensu przechowywać, jeśli nie można użyć.

Kolejną wyjątkową istotną cechą,

którą posiadają te materiały, jest to, że można je zaprogramować w kwestiach rozkładu.

To co widzicie to różnica.

Na górze, macie błonę zaprogramowaną by się nie rozkładała,

na dolę, błonę zaprogramowaną do rozkładu w wodzie.

Widać, jak ten na dole,

wyzwala to co ma w środku.

Tak więc pozwala na odzyskanie tego, co było magazynowane.

To umożliwia kontrolowane dostarczanie leków

i reintegrację z środowiskiem

w tych wszystkich formach, które widzieliście.

Tak więc nić odkrycia, jest tak naprawdę nić.

Jesteśmy zachwyceni z powodu tego pomysłu, że można zrobić cokolwiek co chcesz,

czy chcesz zastąpić żyłę czy też kość,

lub może bardziej zrównoważoną mikroelektronikę,

wypić kawę z kubka

i wyrzucić go bez poczucia winy,

może nosić leki w portfelu,

dostarczyć je do swojego organizmu

lub przez pustynię

odpowiedź znajduje się w nitce jedwabiu.

Dziękuję.

(Oklaski)