الکتروریسی (electrospininning)

[Astraea 25351]

ریسندگی الکتریکی (الکتروریسی) electro spinning روشی برای تولید الیاف پلیمری با قطر زیر نانومتری است. این روش به جهت سادگی و همچنین تولید در مقیاس نانو بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ایده را اولین بار زلنی(zeleny ) مطرح، سپس در سال 1934 فرماهالز آن را ثبت و در سال 1990 دکتر رنکر (Reneker) آن را بازسازی کرد.

در روش الکتروریسی هم از مذاب و هم از محلول پلیمری می توان استفاده کرد. در این روش پلیمرهای مختلفی از جمله پلی استیرن ریسیده شده اند که فطر آن ها در حدود چند نانومتر بوده است.

 

 

شکل1

مطابق شکل 1 در این روش محلول پلیمری توسط یک سرنگ که سر آن به یک نازل با قطر نانومتری وصل است، به طرف سطح جمع کننده مواد تزریق می گردد. بین نازل و سطحی که الیاف روی آن تولید می شود؛ اختلاف پتانسیلی در حدود هزار ولت ایجاد می شود. این امر علاوه بر باردار کردن محلول پلیمری و پلیمریزه کردن الیاف، سبب خارج شدن سریع پلیمر از نازل و تولید نانوالیاف پلیمری می گردد.

در این روش می توان مواد دیگر مانند نانوذرات یا نانولوله ها را جهت بهبود خواص نانوالیاف، درون نانوالیاف جاسازی کرد.

[Astraea 25351]

الکتروريسي تنها روشي می­باشدکه مي­تواند نانوالياف منفرد و ممتد را با ميزان توليد بالا تهيه نمايد. دراين روش نانو الياف پليمري مي توانند مستقيماً از محلول پليمري به نانوالياف پليمري تبديل شوند.

الكتروريسي ريسيدن نانوالياف پليمري تا قطر چند ده نانومتر به روشي است كه تكيه برنيروهاي الكترواستاتيكي دارد. دريك پروسه، بين قطره اي از يک محلول پليمري يا مذاب آن كه در نوك يک نازل آويزان استو يك صفحه فلزي جمع كننده پتانسيل الكتريكي اعمال مي شود. با بالا رفتن ميدان الكتريكي قطره پليمري شروع به كشيده شدن مي كند تا اينكه اين نيرو بر نيروي تنش سطحي قطره غلبه كرده و يك جت شارژ شده بسيار نازك از محلول پليمري از سطح قطره خارج شده و به سمت فلز جمع كننده سرعت مي گيرد. پس از طي مسيرکوتاهي دافعه متقابل شارژهاي حمل شده در سطح جت، آنراخم کرده وجت، مسيرخودرابصورت مارپيچ وحلقه اي ادامه خواهدداد. بدين ترتيب جت در فاصله کم نازل تاجمع کننده مي تواند مسير بسياز زياديرا طي کرده، تانيروهاي الکتريکي آنرا هزاران بار کشيده ونازک نمايند.

 

استفاده از اين تکنو لوژي جديد ما رادر انجام کار هايي که زماني غير ممکن مي نموده رهنمون مي سازد، درسالهاي اخير ازاين شيوه براي ساخت الياف نانودرمحدوده وسيعي از پليمرها و درکاربردهاي مختلف نظيرساخت فی.لترها، تقويت در کامپوزيت ها، کامپوزيتهاي شفاف، نانو الياف کربن، نانوالياف هادي، نانوالياف توخالي، نانوالياف سراميکي ، سنسورهاي بسيار حساس، ، قالب براي رشدبافت زنده بدن، پرکردن بافت هاي آسيب ديده ، بافته هاي ضد باکتري، حمل دارو، پوشش زخم، ماسک هاي آرايشي و...به کاررفته اند که به يک مورد آن اشاره ميشود.

 

پوشش زخم :نانو الياف ساخته شده از پليمرهاي سازگار با بدن و با خواص و ساختارهاي خاص ميتواند براي معالجه زخم و يا سوختگي بكار روند. اين الياف مي توانند بطور مستقيم برروي زخم به همراه دارو الكتروريسي شده تا بافتهاي آسيب ديده را حمايت و تشويق به بازسازي خود كنند بگونه اي كه پس از آن اثري از جاي زخم كه در معالجه هاي معمولي باقي مي ماند نباشد.

[Astraea 25351]

به همت محققان ايراني صورت گرفت؛

ارائه روشي سريع براي اندازه گيري ويژگيهاي نانوالياف

 

پژوهشگران دانشگاه گيلان، با استفاده از ابزار پردازش تصوير، روشي مستقيم و سريع، براي اندازه گيري ويژگيهاي منافذ لايه هاي نانوالياف حاصل از الکتروريسي ارائه کردند.

 

 

 

به گزارش فارس سيد محمد ضيابري سيدين هدف از اين پژوهش را ارائه روشي مستقيم و سريع، با استفاده از ابزار پردازش تصوير براي اندازه گيري ويژگيهاي منافذ لايه هاي نانوالياف حاصل از الکتروريسي بيان کرد و افزود: اين روش، روشي مستقيم، سريع، دقيق و خودکار براي اين اندازه گيري، ارائه مي دهد، از اين رو مي تواند به منظور کنترل روي خط محصول، مورد استفاده قرارگيرد. مشخصات قابل اندازه گيري با اين روش، شامل تخلخل، توزيع اندازه منافذ، تعداد منافذ و يکنواختي، است.

وي درباره روش الکتروريسي گفت: الکتروريسي يک روش منحصر به فرد براي توليد نانوالياف است، در اين روش، محلول (مذاب) پليمري در داخل يک سرنگ قرار داده شده و از طريق پمپ تزريقي به بيرون سوزن رانده مي شود.

با اعمال يک ولتاژ بالا ( Vk 30 - 5 ) بين سوزن و صفحه جمع کننده، جريان سيال ريسندگي ايجاد و در ادامه تحت تأثير ميدان الکتريکي کشيده شده و نازک مي شود. نيروهاي دافعه ناشي از چگالي بار سطحي باعث شاخه دار شدن جريان سيال و تشکيل رشته هاي متعدد مي گردد، سپس انجماد رشته هاي حاصله از طريق تبخير حلال (خنک شدن مذاب) رخ مي دهد و الياف خشک با قطرهايي در محدوده نانومتر روي صفحه جمع کننده به صورت يک لايه بي بافت با آرايش تصادفي جمع آوري مي شوند.

ضيابري، درباره قابليتهاي نانوالياف توليدشده افزود: نانوالياف توليدشده به روش الکتروريسي، از خواص بي نظيري همچون ظرافت بالا، نسبت سطح به حجم بسيار زياد و قابليت تشکيل لايه اي متخلخل با منافذ کوچک، برخوردارند، اين خواص منحصر به فرد، کاربردهاي متنوع و فراواني را براي آنها رقم زده است که از آن جمله مي توان به آزادسازي دارو، مهندسي بافت، پوشش زخم، *****اسيون، استحکام دهنده مواد مرکب و کاربردهاي الکتريکي اشاره کرد

[Astraea 25351]

برخی از کاربردهای مهم نانوالیاف حاصل از فرآیندهای الکتروریسی به ترتیب زیر اشاره نمود:

پزشکی، دارویی و بهداشتی

• مهندسی بافت

• پوشش‌های زخم

• سامانه‌های کنترل‌شده رهش

• *****های پزشکی

• تجهیزات و ایمپلنت‌های پزشکی

• ماسک‌های بهداشتی

• اَبرجاذب‌ها

 

تولید و ذخیره‌سازی انرژی

• پیل‌های خورشیدی

• پیل‌های سوختی

• ذخیره‌سازی هیدروژن

• باطری‌های پلیمری

• اَبرخازن‌ها

 

زیست‌فناوری و محیط زیست

• حسگرهای زیستی و شیمیایی

• تصفیه آب و پساب

• حذف فلزات سنگین

• غشاءهای تبادل یونی

• *****اسیون

• جاذب‌های صوت

 

صنعتی، دفاعی و امنیتی

• پوشش‌های محافظ در برابر عوامل شیمیایی، بیولوژیکی و الکترومغناطیسی

• کامپوزیت‌های تقویت‌شده با لایه‌های نانوالیاف

• نانوالیاف کربن

• نسل جدید *****ها برای مایعات و گازها

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Astraea 25351]

الکتروریسی فرآیندی جهت تولید انواع نانوالیاف از محلول‌های مواد پلیمری، سرامیکی و یا محلول‌های کامپوزیتی متشکل از پلیمر- نانوذرات و همچنین مذاب‌های مواد مذکور میباشد. الکتروریسی را ریسندگی الکترواستاتیکی و یا برق‌ریسی نیز نامیدهاند. این روش برای تولید نانوذرات از طریق فرآیند الکترواسپری نیز کاربرد دارد. در روش الکتروریسی از یک منبع تغذیه ولتاژ بالا جهت تولید بار الکتریکی در جریان محلول یا مذاب پلیمری استفاده میشود. به‌منظور تولید نانوالیاف، یکی از الکترودهای منبع تغذیه ولتاژ بالا به محلول پلیمری و الکترود دیگر به زمین و یا به جمع‌کننده رسانا متصل می‌گردد. با عبور محلول از درون لوله موئینه، در اثر میدان الکتریکی حاصل از منبع تغذیه ولتاژ بالا مابین نوک لوله موئینه و جمع‌کننده متصل به زمین، سیال باردار شده و از نوک لوله موئینه به سمت جمع‌کننده کشیده میشود. در اثر حرکت سیال، حلال تبخیر شده و رشتههایی با قطر زیر میکرون بر روی جمع‌کننده تولید میشود. در اثر اندرکنش نیروهای الکتریکی، بار سطحی جریان سیال، نیروی ویسکوالاستیک و نیز کشش سطحی، حرکت مارپیچی به سیال باردار القاء شده و بر اثر آن نانوالیاف تولیدی به‌صورت لایه به‌هم پیوسته یا بیبافت تولید میگردند.

پارامترهای موثر بر ریزساختار نانوالیاف تولیدی در فرآیندهای الکتروریسی بسیار متنوع بوده و از این‌رو تولید نانوالیاف به‌وسیله این روش نیازمند آگاهی از فرآیندهای الکتروهیدرودینامیکی سیالات پلیمری، ریولوژی محلول‌های پلیمری و نیز علوم الیاف میباشد. در این میان پارامترهای موثر بر ریزساختار نانوالیاف تولید شده از طریق فرآیندهای الکتروریسی به سه دسته کلی شامل پارامترهای فرآیندی، پارامترهای عملیاتی و پارامترهای محیطی تقسیم می‌گردند. نوع میدان الکترواستاتیک، قدرت میدان، نوع پلیمر، نوع حلال و یا ترکیب حلال‌های به‌کار رفته، دمای مذاب پلیمری، هدایت الکتریکی محلول، جرم مولکولی و توزیع جرم مولکولی پلیمر، افزودنیها، ویسکوزیته سیال، کشش سطحی، ویسکوالاستیسیته پلیمر، فاصله الکتروریسی، نوع و جنس جمع‌کننده، نسبت طول به قطر موئینه، اتمسفر محیط و نیز حضور رطوبت از جمله پارامترهای موثر بر تولید نانوالیاف در فرآیندهای الکتروریسی میباشند.

در دهه‌های گذشته مشکلات ناشی از ماهیت فرآیندهای الکتروریسی سبب شده بود که تجاری‌سازی نانوالیاف و ساخت دستگاههای صنعتی الکتروریسی برای سالیان متمادی غیرممکن گردد. این در حالی است که در چند سال اخیر چندین شرکت آمریکایی و اروپایی موفق شده‌اند با به‌کارگیری تمهیداتی بر این مشکل فائق آیند. در ایران نیز شرکت فناوری نانوساختار آسیا با تمرکز بر فرآیندهای الکتروریسی توانسته‌است با به‌کارگیری فناوری کاملاً مدرن قدم در عرصه تولید انواع سامانه‌های تمام‌اتوماتیک الکتروریسی آزمایشگاهی، خطوط تولید صنعتی نانوالیاف و محصولات متشکل از نانوالیاف بردارد. به‌طورکلی نانوالیاف تولید شده از طریق فرآیندهای الکتروریسی از کاربردهای بسیار زیادی در صنایع و حوزه‌های مختلف برخوردار میباشند.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Astraea 25351]

 

 

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[Astraea 25351]

Electrospinning involves four basic steps that are described in figure 1 below. (1) Emulsification of core materials in a solvent; (2) dissolution of fiber-forming polymers in the continuous phase; (3) electrospinning process of the resulted system; (4) harvesting the composite fibers on the receptor.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام