Fiorenzo Omenetto: Mătasea, străvechiul material al viitorului

Fiorenzo Omenetto ne împărtășește peste 20 de noi utilizări ale mătăsii, unul dintre cele mai elegante materiale ale naturii -- în transmiterea luminii, îmbunătățirea durabilității, adăugarea de rezistență și depășirea hopurilor și limitelor în lumea medicinei. Pe scenă, el ne arată câteva obiecte interesante confecționate din adaptabila mătase.

Vă mulțumesc.

Sunt încântat să mă aflu aici.

Voi vorbi despre un nou material vechi

care continuă să ne uimească,

și care ar putea să ne schimbe părerea

despre știința materialelor, tehnologia înaltă --

și poate, pe parcurs,

să facă ceva și pentru medicină și pentru sănătatea globală și să ajute reîmpădurirea.

Deci aceea este o declarație îndrăzneață.

Vă voi spune un pic mai mult.

Acest material are niște proprietăți care îl fac să pară aproape prea bun ca să fie adevărat.

Este durabil; este un material durabil

care este procesat complet in apă și la temperatura camerei --

și este biodegradabil pe ceas,

adică îl puteți urmări dizolvându-se instantaneu într-un pahar cu apă

sau îl puteți avea stabil timp de ani.

Este comestibil, se poate implanta în corpul uman

făra a cauza vreun răspuns imunitar.

Chiar este reintegrat în corp.

Și este tehnologic,

așa că are aplicații în domenii precum microelectronice,

și poate în fotonică.

Iar materialul

arată cam așa.

De fapt, acest material pe care îl vedeți este clar si transparent.

Componentele acestui material sunt doar apa si proteina.

Deci acest material este mătasea.

Deci este un pic diferit

de ceea ce ne-am obișnuit să gândim despre mătase.

Deci întrebarea este, cum reinventezi ceva

ce există de cinci milenii?

Procesul descoperirii este, în general, inspirat de natură.

Și astfel ne minunăm uitându-ne la viermii de mătase --

viermele de mătase pe care îl vedeți aici țesându-și fibra.

Viermele de mătase realizează un lucru remarcabil:

folosește aceste două ingrediente, proteina și apa,

care sunt în glanda sa,

pentru a face un material care este exceptional de dur pentru protecție --

comparabil cu fibrele artificiale

precum Kevlarul.

Așa că in procesul de inginerie inversă

pe care îl cunoaștem,

și cu care suntem familiari,

pentru industria textilă,

industria textilă desfașoară coconul

și apoi țese lucruri fermecătoare.

Noi vrem să știm cum ajungi de la apă și proteină

la acest Kevlar lichid, la acest Kevlar natural.

Deci să înțelegem

cum să inversăm practic procesul

și să ajungem de la cocon la glandă

și să găsim apa si proteina care sunt materialele inițiale.

Iar această revelație

a venit acum aproximativ două decenii

de la o persoană cu care sunt foarte norocos să lucrez,

David Kaplan.

Și astfel căpătăm această materie primă.

Și cu această materie primă ne întoarcem la căramida de bază.

Și apoi folosim aceasta pentru a creea o varietate de lucruri --

ca de exemplu, filmul.

Și profităm de ceva ce este foarte simplu.

Rețeta pentru a face acele filme

este să profiți de faptul

că proteinele sunt foarte istețe la ceea ce fac.

Își găsesc singure modul de a se asambla.

Deci rețeta e simplă: iei soluția de mătase, o torni,

și aștepți ca proteina să se auto-asambleze.

Apoi separi proteina și obții acest film,

pe măsură ce proteinele se găsesc una pe cealaltă, pe măsura ce apa se evaporă.

Dar am menționat că filmul este de asemenea tehnologic.

Ce înseamna aceasta?

Înseamnă că îl poate interacționa

cu unele lucruri care sunt tipice tehnologiei,

precum microelectronicele si nanotehnologia.

Iar imaginea DVD-ului de aici

ilustrează o idee

că mătasea urmează topografiile foarte subtile ale suprafeţei,

ceea ce înseamnă că se pot replica trăsături la nanoscală.

Așa că este posibil să reproduci informația

care este pe DVD.

Și putem stoca informația unui film cu ajutorul apei si proteinei.

Așa că am făcut un experiment, și am scris un mesaj pe o bucată de mătase,

care este aici, iar mesajul este acolo.

Și, la fel ca în cazul DVD-ului, o puteți citi optic.

Acest lucru necesită o mână stabilă,

și de aceea am decis să o fac pe scenă, în fața a o mie de oameni.

Deci să vedem.

Deci cum vedeți filmul transparent intră acolo,

și apoi ...

(Aplauze)

Iar cea mai remarcabilă ispravă

este că mâna mea chiar a rămas nemișcată suficient timp ca să fac asta.

Deci odată ce ai aceste calități

ale acestui material,

poți face multe lucruri.

Nu este limitat la filme.

Așa că materialul își poate asuma o multitudine de formate.

Iar apoi te prostești un pic, și faci o varietate de componente optice

sau faci matrice de microprisme,

precum banda reflectorizantă pe care o aveți pe pantofii de alergat.

Sau poți face lucruri frumoase

pe care, dacă aparatul foto le poate înregistra, tu le poți face.

Poți adăuga o a treia dimensiune la film.

Iar dacă unghiul este potrivit,

puteți chiar vedea o hologramă în acest film de mătase.

Dar poți face alte lucruri.

Îți poti imagina apoi că poate poți folosi o proteină pură pentru a ghida lumina,

și astfel obținem fibra optică.

Dar mătasea este abilă și merge dincolo de optică.

Și te poți gândi la alte formate.

Așa că, de exemplu, dacă ti-e frică să mergi la doctor și să te alegi cu o înțepătură de ac,

facem matrice de micro-ace.

Ceea ce vedeți acolo pe ecran este păr uman

suprapus pe acul care este confecționat din mătase --

pentru a vă da o idee despre mărime.

Poți face lucruri mai mari.

Poți face unelte și piulițe și șuruburi --

pe care să le poți cumpăra la Whole Foods.

Și uneltele funcționează și în apă.

Așa că te gândești la componenete mecanice alternative.

Și poate poți folosi acel Kevlar lichid dacă ai nevoie de ceva puternic

pentru a înlocui venele capilare, de exemplu,

sau poate un os întreg.

Așa ca aveți aici un mic exemplu,

un mic craniu --

pe care îl numim mini Yorick.

(Râsete)

Dar poți face lucruri precum cănile, de exemplu,

și astfel, dacă adaugi un pic de aur, dacă adaugi un pic de material semiconductor

poti face senzori care aderă la suprafața mâncărurilor.

Poți face piese electronice

care se îndoaie și se înfășoară.

Sau dacă ai o înclinație spre modă, niște tatuaje cu LED-uri.

Așa că aici este adaptabilitatea, după cum vedeți,

în formatele materiale,

pe care le puteți crea cu mătasea.

Dar încă mai există niște proprietăți unice.

Vreau să zic, de ce ai vrea să realizezi toate aceste lucruri pe bune?

Am menționat acest lucru pe scurt la început;

proteina este biodegradabilă și biocompatibilă.

Aici vedeți o poză a unei secțiuni de țesut.

Ce înseamnă asta, că este biodegradabilă și biocompatibilă?

O poți implanta în corp fără a mai trebui să recuperezi ceea ce ai implantat.

Ceea ce înseamnă că toate dispozitivele pe care le-ați văzut mai înainte și toate formatele,

în principiu, pot fi implantate și dispar.

Iar ceea ce vedeți aici în acea secțiune de țesut,

este, de fapt, acea bandă reflectorizantă.

Așa că, la fel cum ești văzut noaptea de catre un șofer,

ideea este că poți vedea, dacă iluminezi țesutul,

poți vedea părțile mai profunde din țesut

datorită acelei benzi reflectorizante care este confecționată din mătase.

Așa cum puteți vedea, este reintegrată în țesut.

Iar reintegrarea în corpul uman

nu este singurul lucru.

Dar reintegrarea în mediu este importantă.

Deci aveți un ceas, aveți proteină,

și acum un pahar din mătase ca acesta

poate fi aruncat fără grijă.

(Aplauze)

Spre deosebire de paharele din polistiren

care din păcate ne umplu gropile de gunoi în fiecare zi.

Este comestibil,

așa că poți crea ambalaje inteligente pentru mâncare

pe care le poți găti cu mâncarea.

Nu are gust bun,

așa că voi avea nevoie de ajutor cu asta.

Dar probabil cel mai remarcabil lucru este că face un cerc complet.

Mătasea, în timpul procesului de auto-asamblare,

se comportă ca un cocon pentru materia biologică.

Așa că dacă schimbi rețeta,

și adaugi chestii când torni --

deci adaugi chestii la soluția de mătase lichidă --

aceste chestii putând fi enzime

sau anticorpi sau vaccinuri,

procesul de auto-asamblare

conservă funcțiile biologice ale acestor dopanți.

Așa că face materialele reactive cu mediul

și interactive.

Așa că acel șurub la care vă gândeați mai devreme

poate fi folosit de fapt,

pentru a înșuruba un os laolaltă -- un os fracturat --

și a furniza medicamente în același timp,

în timp ce osul tău se vindecă, de exemplu.

Sau îți poți ține medicamentele în portofel, și nu în frigider.

Așa că am facut o cartelă de mătase

cu penicilină în ea.

Și am stocat penicilină la 60 grade C,

adică 140 grade Fahrenheit,

pentru două luni, fără pierderi ale eficacității penicilinei.

Așa că asta ar putea fi --

(Aplauze)

asta are potențialul să fie o alternativă bună

la cămilele refrigerate alimentate solar.

Și desigur, spațiul de stocare nu-și are rostul dacă nu poți folosi ce ai stocat.

Așa că iată altă proprietate materială unică

pe care o au aceste materiale, aceea că sunt degradabile programativ.

Așa că ceea ce vedeți acolo este diferența.

Deasupra, aveți un film care a fost programat să nu se degradeze,

iar dedesubt, un film care a fost programat să se degradeze în apă.

Și ceea ce vedeți este că filmul de dedesubt

eliberează ceea ce este în el.

Deci permite recuperarea a ceea ce am stocat înainte.

Iar asta permite livrarea controlată a medicamentelor

și reintegrarea în mediu

a tuturor acestor formate pe care le-ați văzut.

Așa că firul descoperirii pe care am făcut-o chiar este un fir.

Suntem plini de pasiune față de ideea aceasta că orice vrei să faci,

fie că vrei să înlocuiești o venă sau un os,

sau poate să fii mai durabil în microelectronice,

poate să bei cafea într-un pahar

și să-l arunci fară grijă,

poate să-ți cari medicamentele în buzunar,

să le transmiți în corp

sau să le livrezi pe tot întinsul deșertului,

răspunsul ar putea fi într-un fir de mătase.

Vă mulțumesc.

(Aplauze)