Co to jest elektroprzędzenie?

Elektroprzędzenie w procesie przemysłowym, w którym ładunek elektryczny o wysokim napięciu jest używany do tworzenia włókien z włókien polimerowych. Proces ten różni się od elektrorozpylania, w którym wykorzystuje się krople, tym, że naładowany elektrycznie ciekły polimer jest wciągany w stałe pasmo. Istnieją dwie metody wytwarzania ciekłego polimeru stosowanego w elektroprzędzeniu. Można go stopić ze swojej stałej postaci lub zmieszać z rozpuszczalnikiem, aby utworzyć roztwór polimeru.

W warunkach laboratoryjnych podstawowy sprzęt do elektroprzędzenia można skonfigurować za pomocą zasilacza wysokonapięciowego, szklanej pipety, strzykawki i pompy dozującej do dostarczania naładowanej elektrycznie cieczy. Drugi element zestawu, ekran kapilarny, jest podłączony do uziemienia elektrycznego. Ten ekran może być nieruchomy lub może się obracać, aby ułatwić przędzenie włókien. Korzystając z tej prostej konfiguracji, naukowcy z dziedziny nanotechnologii stworzyli włókna polimerowe i materiały nanotkane, które są wykorzystywane w zastosowaniach medycznych i przemysłowych.

Metody stosowane do elektroprzędzenia są dość podstawowe. Ciekły polimer jest ładowany elektrycznie za pomocą elektrody drutowej zanurzonej w cieczy. Następnie jest pod ciśnieniem, zmuszając go do poruszania się w kierunku końca szklanej rurki. Gdy ciekły polimer dociera do końca rurki, elektrycznie naładowane jony płynu są przyciągane do przeciwnie naładowanego ekranu kapilarnego. Ponieważ napięcie powierzchniowe cieczy jest pokonywane przez siłę ciągnącą ekranu kapilarnego, tworzy on kształt stożka, zwanego stożkiem Taylora.

W tym momencie napięcie powierzchniowe zostaje całkowicie pokonane przez pociągnięcie elektrycznie naładowanego ekranu kapilarnego i zaczynają tworzyć się cienkie nitki ciekłego polimeru. W miarę rozciągania tych nici stają się dłuższe i cieńsze w procesie zwanym biciem, który przypomina ruch łuku elektrycznego w powietrzu. Włókna są przenoszone w powietrzu i ostatecznie zbierane na ekranie kapilarnym.

Drobne włókna powstające w procesie elektroprzędzenia mogą mieć średnicę zaledwie kilku nanometrów. Nici te mogą również wykazywać unikalną fakturę i właściwości powierzchni, co czyni je pożądanymi do różnych zastosowań. W medycynie nanotkaniny są wykorzystywane do wytwarzania opatrunków na rany, szkieletów sztucznych narządów i plastrów do podawania leków. Laboratoria badawcze wykorzystują te tkaniny również do produkcji filtrów, które mogą izolować cząstki submikronowe. Odkrywane są również przemysłowe zastosowania procesu elektroprzędzenia, oferujące takie opcje, jak odzież bezszwowa czy kompozytowe materiały budowlane.