Elektroprzędzenie i zaawansowane materiały z nanowłókien
Elektroprzędzenie to proces tworzenia nanowłókien przy wykorzystaniu strumienia naładowanego elektrycznie roztworu lub roztopu polimeru. Chociaż technikę elektroprzędzenia można bardzo łatwo i tanio wdrożyć, jest to skomplikowany proces, który zależy od kilku parametrów molekularnych i procesowych. W ramach projektu NANOFIB (Nano fibrous materials - Structure, design and application) naukowcy wykorzystali zaawansowane technologie do obrazowania i analizowania przepływu oraz zjawisk przenoszenia masy w mikro- i nanoskali. Badacze następnie powiązali je z właściwościami włókien oraz właściwościami chemicznymi roztworu polimerowego. Zespół skupiał się głównie na wyjaśnieniu mechanizmów niestabilności, które zmniejszają średnicę strumienia z mikrometrów do nanometrów, co powoduje zginanie lub rozciąganie. Zespół projektu stwierdził, że pomiędzy parametrami roztworu, takimi jak napięcie powierzchniowe, reakcja lepkosprężysta, czas rozprężenia ładunku oraz właściwości międzyfazowe ciekłych nanowłókien, występuje wrażliwy stan równowagi, który utrzymuje stabilność. Ponadto osiągnęli najkrótszy czas pomiaru rozprężenia łańcuchów polimerowych w celu powrotu do konformacji stanu równowagi. Dzięki badaniom teoretycznym i doświadczalnym dokonano kilku przełomowych odkryć. W szczególności poprzez elektroprzędzenie hydrożeli naukowcy skonstruowali nanowłókna o długości odpowiedniej do zastosowania w inżynierii tkankowej. Ponadto naukowcy wytworzyli metodą elektroprzędzenia nanopręty z metalicznymi powłokami, które wykazują właściwości samonapędzania bocznego w reaktywnych roztworach. Zespół wykazał również, że wyrównanie nanowłókien może umożliwić wytwarzanie niedrogich superhydrofobowych membran do skutecznego oddzielenia wody i oleju. Włókna wytwarzane metodą elektroprzędzenia w nanoskali mogą zapewnić inne sposoby interakcji z różnymi materiałami niż materiały w makroskali, co pozwoli na opracowanie innowacyjnych technologii. Badania i odkrycia zespołu projektu NANOFIB przyczyniły się do znacznych postępów w stanie techniki.
Słowa kluczowe
Elektroprzędzenie, nanowłókno, inżynieria tkankowa, roztwór polimerowy, NANOFIB
