Nowa technika nanowłókien bodźcem dla europejskiego przemysłu
Finansowani ze środków UE naukowcy opracowali nową metodę wytwarzania włókien z nanostrukturalnych materiałów organicznych. Ten przełom może przełożyć się na opłacalną produkcję nanowłókien emitujących światło do zastosowania w czujnikach i bioczujnikach, do gromadzenia energii (np. w panelach fotowoltaicznych), a nawet w „inteligentnej” odzieży, która reaguje na otoczenie. Pośród innych potencjalnych zastosowań można wymienić inteligentne urządzenia do noszenia na ciele, diagnostykę w miejscu opieki nad pacjentem (POCT) i automatykę domową, tj. systemy oświetlenia i nagłośnienia. Struktury w nanoskali mierzą zazwyczaj od 1 do 100 nanometrów – nanometr to jedna bilionowa metra – i mogą posiadać właściwości zapewniające producentom wyjątkową wytrzymałość, elastyczność i/lub przewodność elektryczną. Jednak mimo istotnych postępów poczynionych w ciągu ostatnich lat w nanotechnologii, optymalizacja nanoprodukcji włókien emitujących światło sprawia trudności. Jednym z powodów jest ogromna liczba zmiennych wymagających kontroli w czasie procesu wytwarzania, co podnosi koszty i obniża wydajność produkcji. Na przykład obecność tlenu i wilgoci w środowisku przetwarzania może wywrzeć poważny wpływ na właściwości optyczne niektórych komponentów i w konsekwencji na efektywność zbudowanych z nich nansotruktur. Nowa technika wytwarzania Aby rozwiązać ten problem, partnerzy pięcioletniego projektu NANO-JETS, realizowanego od 2013 r., zapoczątkowali nową technikę wytwarzania o nazwie przędzenie elektrostatyczne lub elektroprzędzenie. Technika polega na wykorzystaniu pól elektrycznych do wytwarzania filamentów polimerowych, które można następnie wbudowywać w różne platformy sprzętowe. Na pierwszym etapie procesu roztwór polimeru jest pobierany do strzykawki, po czym tłoczony do końcówki metalowej igły. Mechaniczne tłoki powodują przepływ roztworu w strzykawce. Do uzyskania wystarczającej liczby splątań między makrocząsteczkami w substancji nieodzowne jest wysokie stężenie roztworu polimeru. Między końcówką a znajdującym się przed nią kolektorem przykładane jest napięcie o wartości jednego wolta. Napięcie jest stopniowo zwiększane, co powoduje wydłużenie kropelki do uzyskania formy stożka, po czym następuje wytrysk. Prędkość strumienia może osiągnąć kilka metrów na sekundę. Roztwór szybko wyparowuje ze strumienia, co powoduje osadzanie się stałych nanowłókien na kolektorze. Najważniejszą zaletą dla użytkowników końcowych jest fakt, że zebrane w ten sposób włókna są zasadniczo elastyczne i dostosowują się do powierzchni o dowolnym kształcie. W czasie pierwszych testów zespół wykorzystał kontrolowaną atmosferę azotu z zawartością tlenu poniżej dwóch części na milion. To poprawiło właściwości optyczne zebranych włókien. Odkryto też między innymi, że niska wilgotność otoczenia przekłada się na zmniejszenie szorstkości powierzchni poszczególnych włókien emitujących światło. Wszystko to przyczyni się do opracowania wydajniejszych praktyk wytwórczych. Kolejne kroki Zakończenie prac nad projektem NANO-JETS zaplanowano na luty 2018 r. Zespół zajmie się teraz sposobami poszerzenia gamy przetwarzanych materiałów, aby uzyskać nowe klasy włókien emitujących światło, oraz badaniem właściwości próbek wykonanych z wielu filamentów pod kątem transportu światła. Więcej informacji: witryna projektu NANO-JETS
Kraje
Włochy