mały|303x303px|Schemat elektroprzędzenia

Elektroprzędzenie (ang. electrospinning) jest metodą produkcji włókien. Wykorzystuje ona ładunek elektryczny w celu wyciągania naładowanych nici roztworów polimerowych lub stopu polimeru. W metodzie tej otrzymywane są materiały włókninowe o średnicach włókien rzędu setek nanometrów. Elektroprzędzenie ma cechy charakterystyczne zarówno do elektrorozpylania, jak i przędzenia na sucho włókien w konwencjonalnym roztworze. Proces ten nie wymaga stosowania związków koagulujących, czy wysokich temperatur w celu otrzymania końcowego produktu. Dzięki temu proces ten jest odpowiedni w przypadku produkcji włókien przy użyciu dużych i złożonych cząsteczek. Istnieje również możliwość elektroprzędzenia ze stopionych prekursorów; zastosowanie tej metody zapewnia otrzymanie produktu w którym nie znajduje się rozpuszczalnik.

Schematyczny opis stanowiska do elektroprzędzenia Główne elementy stanowiska do elektroprzędzenia to: zasilacz wysokiego napięcia, dysza przędzalnicza i uziemiony kolektor (element odbiorczy). W większości przypadków metalowa igła iniekcyjna jest używana jako dysza przędząca, a podstawa z folii aluminiowej stanowi kolektor. Aby uzyskać stałą prędkość dozowania roztworu, roztwór przędzalniczy umieszcza się w plastikowej strzykawce podłączonej do pompy dozującej. Na wyjściu ze strzykawki umieszczona zostaje wcześniej wspomniana metalowa igłę, która działała jak elektroda. Po przyłożeniu napięcia elektrycznego w roztworze polimeru indukowane są ładunki elektryczne. W wyniku oddziaływania tych sił elektrostatycznych kropla cieczy przyjmuje kształt stożka, zwanego stożkiem Taylora. Następnie strumień naładowany elektrycznie poddawany jest procesom rozciągania i przędzenia, co prowadzi do utworzenia długiego i ciągłego pasma. Należy wspomnieć, że procesom tym towarzyszy odparowanie rozpuszczalnika ze strumienia w przypadku elektroprzędzenia z roztworu. To właśnie ten proces, a także równoczesne rozciąganie, powoduje znaczne zmniejszenie średnicy strumienia i tworzenie się włókna. Włókno jest przymocowane do uziemionego kolektora, a po pewnym czasie maty włókninowej, składającej się z losowo uporządkowanych nanowłókien.

Parametry mające wpływ na proces elektroprzędzenia Masa cząsteczkowa polimeru, jej rozkład oraz architektura polimeru (rozgałęziona, liniowa itp.) Właściwości roztworu (lepkość, przewodność i napięcie powierzchniowe) Potencjał elektryczny, natężenie przepływu i stężenie Odległość pomiędzy między igłą i kolektorem Parametry otoczenia (temperatura, wilgotność i przepływ powietrza w komorze) Ruch i rozmiar kolektora Rozstaw igieł

Zastosowanie Materiały filtracyjne Materiały włókninowe stanowią znane rozwiązanie w przypadku materiałów filtracyjnych. Polimerowe nanowłókna są stosowane w filtracji powietrza od ponad siedmiu dekadhttps://www.donaldson.com/en-us/. Ze względu na słabe właściwości mechaniczne cienkich nanowybów są one zazwyczaj umieszczane na podłożu odpowiednim do przekształcenia takowego materiału w medium filtracyjne. Małe średnice włókien powodują ślizg przepływowy na ich powierzchni, powodując wzrost wydajności zatrzymywania oraz efektywności uderzeń bezwładnościowych tych kompozytowych mediów filtracyjnych.

Produkcja tekstyliów Większość pierwszych patentów dotyczących elektroprzędzenia dotyczyła tekstyliów, jednakże wyprodukowano niewielką ilość materiałów tekstylnych, prawdopodobnie związane było to z trudnością w przetwórstwie cienkich włókien (nono- i mikrometrycznych). Jednak elektroprzędzenie może znaleźć zastosowanie w przypadku wytwarzania bezszwowej odzieży włókninowej.

Zastosowania medyczne Elektroprzędzone struktury może być również wykorzystywane do celów medycznych. Elektroprzędzone rusztowania wykonane do zastosowań inżynierii tkankowej. W strukturach takich miałyby znajdować się komórki w celu leczenia, bądź zastępowania celów biologicznych. Nanowłókniste opatrunki na rany mają doskonałą zdolność izolowania rany od zakażeń bakteryjnych. Inne medyczne materiały tekstylne, takie jak szwy, są również wytwarzane w procesie elektroprzędzenia.

Kataliza Włóknina elektroprzędzona może zostać potencjalnie zastosowana jako powierzchnia do immobilizacji enzymów. Enzymy te można wykorzystać między innymi do rozkładania toksycznych substancji chemicznych w środowisku.

Jest to metoda, która może być stosowana w przemyśle w celu zachowania powtarzalności oraz w celu kontroli średnicy otrzymywanych włókien. Aktualnie w co najmniej ośmiu krajach na świecie działają firmy dostarczające elektroprzędzarki na skalę przemysłową i laboratoryjną: trzy firmy we Włoszech i Czechach, dwie w Iranie, Japonii i Hiszpanii oraz po jednej w Holandii, Nowej Zelandii i Turcji.

Przypisy

Kategoria:Nanotechnologia Kategoria:Przemysł włókienniczy