পাঠ 13.9মাইক্রো ও ন্যানোঅধ্যায় 13 · মাইক্রো ও ন্যানোফ্যাব্রিকেশন

ইলেকট্রোস্পিনিং

উচ্চ ভোল্টেজে পলিমারের জেট টেনে ন্যানোফাইবার বানায়

ইলেকট্রোস্পিনিং উচ্চ ভোল্টেজ দিয়ে পলিমার দ্রবণকে চুলের চেয়ে শত গুণ সরু তন্তুতে টেনে আনে। তন্তুগুলো হালকা, বাতাসের মতো জালে জমে, যাকে ন্যানোফাইবার ম্যাট বলে। এমন ম্যাট এয়ার ফিল্টার ও ফেস মাস্কের কর্মক্ষমতা বাড়ায় এবং কলা গড়ার কাঠামো হিসেবে কাজ করে।

ছবি: Farizat Aidyn, CC BY-SA 4.0, সূত্র: Wikimedia Commons

ইলেকট্রোস্পিনিং · সেট-আপ, টেলর কোন জুম ও তন্তুর জালবৃত্তাকার সংখ্যাগুলো নিচের ধাপের সঙ্গে মেলে; দুটি ফ্রেম-করা অংশ সুচের ডগা ও সমাপ্ত জালকে বড় করে দেখায়।

যেভাবে কাজ করে

দ্রবণ তৈরি করুন। একটি পলিমারকে দ্রাবকে গুলিয়ে বা গলিয়ে সঠিক সান্দ্রতায় (তরল কত ঘন ও ধীর-প্রবাহী) আনা হয়।
এক ফোঁটা জোগান দিন। একটি সিরিঞ্জ পাম্প দ্রবণকে ধীরে ধাতব সুচের ডগায় ঠেলে দেয়, যেখানে একটি ফোঁটা ঝুলে থাকে।
উচ্চ ভোল্টেজ দিন। সাধারণত 5 থেকে 50 কিলোভোল্টের একটি সরবরাহ ফোঁটাটিকে চার্জ করে। বৈদ্যুতিক বল পৃষ্ঠটানকে হারিয়ে ফোঁটাটিকে টেলর কোন নামের একটি বিন্দুতে টেনে আনে।
জেট ও চাবুক। কোনের ডগা থেকে একটি সূক্ষ্ম জেট ছোটে, তারপর পাক খায় ও এলোমেলোভাবে চাবুকের মতো দোলে। দ্রাবক বাষ্পীভূত হওয়ার সময় তা হাজার গুণ প্রসারিত হয়।
তন্তু সংগ্রহ করুন। শুকনো তন্তু একটি গ্রাউন্ড করা সংগ্রাহকে নামে: এলোমেলো জালের জন্য সমতল প্লেট, সারিবদ্ধ তন্তুর জন্য দ্রুত-ঘূর্ণায়মান ড্রাম, বা কারখানায় চলমান কাপড়। তারপর ম্যাটটি ছাড়িয়ে নেওয়া হয়, সাপোর্টে ল্যামিনেট করা হয় বা চিকিৎসার জন্য জীবাণুমুক্ত করা হয়।

মূল তথ্য

উপাদান: পলিমার দ্রবণ বা গলিত পদার্থ: নাইলন, পলিয়েস্টার (PET), PVDF, PAN, জৈব-বিযোজ্য PCL, PVA, কোলাজেন, সেলুলোজ অ্যাসিটেট; এছাড়া সিরামিক প্রিকার্সর
সাধারণ অংশ: নন-ওভেন (ফেল্টের মতো, বোনা নয়) তন্তু ম্যাট, কাপড়ের ওপর ফিল্টার স্তর, টিউব, সারিবদ্ধ সুতা
অংশের আকার: কয়েক দশ ন্যানোমিটার থেকে কয়েক মাইক্রন পুরু তন্তু; ল্যাব নমুনা থেকে মিটার-চওড়া শিল্প রোল পর্যন্ত ম্যাট
নির্ভুলতা: মাত্রার কোনো সহনশীলতা নেই: রেসিপি ও সেটিং তন্তুর ব্যাস ও তার বিস্তার নিয়ন্ত্রণ করে
পৃষ্ঠের মান: নরম, ফেল্টের মতো জাল, বিশাল পৃষ্ঠক্ষেত্রফল এবং সাব-মাইক্রন কণা আটকানো সূক্ষ্ম ছিদ্র সহ
কোন ব্যাচ আকারে মানানসই: ল্যাবের গ্রাম থেকে মিটার-চওড়া রোল-টু-রোল উৎপাদন লাইন পর্যন্ত
টুলিং ও মেশিনের খরচ: ল্যাব সেট-আপ কয়েক হাজার ডলার থেকে; শিল্প লাইন অনেক বেশি
গতি: একটি একক সুচ ঘণ্টায় এক গ্রামের অনেক কম তন্তু বানায়; সুচবিহীন কারখানা লাইন কাপড়ে একটানা আস্তরণ দেয়

শক্তি ও সীমাবদ্ধতা

শক্তির দিক

বিশাল পৃষ্ঠক্ষেত্রফলের অতি-সূক্ষ্ম তন্তু
সরল, কম খরচের ল্যাব সেট-আপ
পলিমার, মিশ্রণ ও সংযোজকের (ওষুধ, কণা) বিশাল পছন্দ
শরীরের কোষের চারপাশের তন্তু-জালের অনুকরণ করে, যা কোষ বাড়তে সাহায্য করে

সীমাবদ্ধতা

একক সুচ থেকে উৎপাদন কম
অনেক রেসিপিতে বিষাক্ত বা দাহ্য দ্রাবক ব্যবহার হয়
আর্দ্রতা, ভোল্টেজ ও দূরত্বের সঙ্গে তন্তুর আকার সরে যায়
দুর্বল ম্যাটে সাধারণত সাপোর্ট স্তর লাগে; উচ্চ-ভোল্টেজ নিরাপত্তা বিধি প্রযোজ্য

কোথায় ব্যবহৃত হয়

ফিল্টারিংভবনের বায়ুচলাচল, ইঞ্জিনের বাতাস ও ফেস-মাস্ক ফিল্টারে ন্যানোফাইবার স্তর
চিকিৎসাক্ষতের ড্রেসিং, টিস্যু-ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের কাঠামো, রক্তনালির গ্রাফট, ওষুধ-নিঃসরণের প্যাচ
জ্বালানি ও বিদ্যুৎব্যাটারি সেপারেটর, ফুয়েল-সেল মেমব্রেন
টেক্সটাইলশ্বাস-প্রশ্বাসযোগ্য জলরোধী মেমব্রেন, সুরক্ষা পোশাক
প্রসাধনীন্যানোফাইবার ফেস মাস্ক ও প্যাচ
গবেষণাসেন্সর, ক্যাটালিস্ট, সিরামিক ন্যানোফাইবার

কীভাবে চিনবেন

একক তন্তু চোখে অদৃশ্য; কেবল জালটি দেখা যায়, ফিসফিসের মতো পাতলা সাদা বা অর্ধস্বচ্ছ ফিল্ম হিসেবে।
কিছু উচ্চ-দক্ষতার এয়ার, ভ্যাকুয়াম বা ইঞ্জিন ফিল্টার দেখুন: একটি মোটা কাপড়ের ওপর সূক্ষ্ম আস্তরণ, যা কাজ করার জন্য খুব হালকা মনে হয়।
ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপের নিচে জালটি জট-পাকানো স্প্যাগেটির মতো দেখায়, প্রায় সমান পুরুত্বের সুতো সহ।
চিকিৎসা সংস্করণ ক্ষতের ওপর বা শরীরের ভেতরে ড্রেসিং ও কাঠামো হিসেবে থাকে, যা ধীরে গলে যেতে পারে।

তুলনা করুন

এক্সট্রুশন3.3আকৃতিযুক্ত ডাইয়ের ছিদ্র দিয়ে উপাদান ঠেলে; সাধারণ তন্তু ও প্রোফাইল বানায়, অনেক মোটা ও দ্রুত।ওয়্যার ড্রয়িং3.4ডাইয়ের ভেতর দিয়ে টেনে কঠিন ধাতব তার সরু করে; ইলেকট্রোস্পিনিং বদলে বৈদ্যুতিক বল দিয়ে তরল জেট সরু করে।টু-ফোটন পলিমারাইজেশন13.8প্রতিটি মাইক্রো-বৈশিষ্ট্য ঠিক জায়গায় বসায়; ইলেকট্রোস্পিনিং সস্তায় এলোমেলো জাল বানায়, প্রতিটি তন্তু কোথায় পড়ে তার ওপর সামান্য নিয়ন্ত্রণ নিয়ে।

দেখুন

Hosein Rostamani · দ্রবণ থেকে তন্তু ম্যাট পর্যন্ত একটি সহজ ল্যাব পরিদর্শন

Inovenso Ltd. Electrospinning Company · একটি নজলে টেলর কোন ও জেটের ক্লোজ-আপ

ELMARCO · ঘূর্ণায়মান ড্রাম থেকে ওঠা শিল্প সুচবিহীন জেট

Foshan MBRT Nanofiberlabs Co.,Ltd · ন্যানোফাইবার পণ্য ও ব্যবহারের সংক্ষিপ্ত পরিচিতি

আসল ছবি দেখুন

উইকিপিডিয়া: Electrospinning — ন্যানোফাইবারের ইলেকট্রন মাইক্রোগ্রাফ, সেট-আপের চিত্র ও প্যারামিটারের তালিকা
Wikimedia Commons-এ ছবি খোঁজা

মনে রাখুন

বৈদ্যুতিক বল টানার কাজ করে: ফোঁটা, কোন, চাবুকের মতো জেট, শুকনো তন্তু।
তন্তু কয়েক দশ ন্যানোমিটার থেকে কয়েক মাইক্রন পুরু, আর জালের পৃষ্ঠক্ষেত্রফল বিশাল।
একক সুচ ধীর; কারখানা ফিল্টার কাপড়ে আস্তরণ দিতে সুচবিহীন লাইন ব্যবহার করে।