धडा 13.9मायक्रो आणि नॅनोप्रकरण 13 · मायक्रो- आणि नॅनोफॅब्रिकेशन

इलेक्ट्रोस्पिनिंग

उच्च व्होल्टेजने पॉलिमरचा झोत नॅनोफायबरमध्ये ओढतो

इलेक्ट्रोस्पिनिंग उच्च व्होल्टेजने पॉलिमर द्रावण केसापेक्षा शेकडो पट बारीक तंतूंमध्ये ओढते. तंतू नॅनोफायबर मॅट नावाच्या हलक्या, हवेशीर जाळ्यात साचतात. असे मॅट हवेचे फिल्टर आणि फेस मास्क सुधारतात, आणि ऊती वाढवण्यासाठी आधार म्हणून काम करतात.

फोटो: Farizat Aidyn, CC BY-SA 4.0, स्रोत: Wikimedia Commons

इलेक्ट्रोस्पिनिंग · सेट-अप, टेलर कोनचे मोठे दृश्य आणि तंतूंचे जाळेवर्तुळातील क्रमांक खालील पायऱ्यांशी जुळतात; दोन चौकटीतील चित्रे सुईच्या टोकाचे आणि तयार जाळ्याचे मोठे दृश्य दाखवतात.

हे कसे चालते

द्रावण तयार करा. पॉलिमर द्रावकात विरघळवला जातो किंवा वितळवला जातो, योग्य स्निग्धतेपर्यंत (द्रव किती घट्ट आणि हळू वाहणारा आहे).
थेंब भरवा. सिरिंज पंप द्रावण हळूहळू धातूच्या सुईच्या टोकापर्यंत ढकलतो, जिथे एक थेंब लटकतो.
उच्च व्होल्टेज द्या. सहसा 5 ते 50 किलोव्होल्टचा पुरवठा थेंबाला चार्ज करतो. विद्युत बले पृष्ठीय ताणावर मात करतात आणि थेंबाला टेलर कोन नावाच्या टोकात ओढतात.
झोत आणि चाबूक. कोनाच्या टोकातून बारीक झोत सुटतो, मग सर्पिलाकार फिरतो आणि जोरात चाबकासारखा हलतो. द्रावक उडून जाताना तो हजारो पट ताणला जातो.
तंतू गोळा करा. कोरडे तंतू भू-जोडलेल्या कलेक्टरवर पडतात: यादृच्छिक जाळ्यासाठी सपाट प्लेट, एका दिशेतील तंतूंसाठी वेगाने फिरणारा ड्रम, किंवा कारखान्यातील हलते कापड. मग मॅट सोलून काढली जाते, आधारावर लॅमिनेट केली जाते किंवा वैद्यकीय वापरासाठी निर्जंतुक केली जाते.

मुख्य तथ्ये

साहित्य: पॉलिमर द्रावणे किंवा वितळलेले पॉलिमर: नायलॉन, पॉलिएस्टर (PET), PVDF, PAN, जैवविघटनशील PCL, PVA, कोलॅजेन, सेल्युलोज अॅसिटेट; तसेच सिरॅमिक प्रिकर्सर
सामान्य भाग: नॉनवोव्हन (विणलेले नसलेले, फेल्टसारखे) तंतू मॅट, कापडांवरील फिल्टर थर, नळ्या, एका दिशेतील धागे
भागाचा आकार: काही दहा नॅनोमीटरपासून काही मायक्रॉन जाडीचे तंतू; प्रयोगशाळेतील नमुन्यांपासून मीटर रुंद औद्योगिक रोलपर्यंत मॅट
अचूकता: मापांची अशी सहनशीलता नाही: कृती आणि सेटिंग्ज तंतूचा व्यास आणि त्याचा प्रसार नियंत्रित करतात
पृष्ठभागाची फिनिश: मऊ, फेल्टसारखे जाळे, प्रचंड पृष्ठभाग आणि सब-मायक्रॉन कण अडकवणारी बारीक छिद्रे
कोणत्या बॅच आकारासाठी योग्य: प्रयोगशाळेतील ग्रॅमपासून मीटर रुंद रोल-टू-रोल उत्पादन लाइनपर्यंत
टूलिंग आणि मशीनचा खर्च: प्रयोगशाळा सेट-अप काही हजार डॉलरपासून; औद्योगिक लाइन खूप जास्त
वेग: एक सुई प्रति तास एका ग्रॅमपेक्षा बरेच कमी तंतू बनवते; सुईविरहित कारखाना लाइन कापडावर सलग कोटिंग करतात

ताकद आणि मर्यादा

बलस्थाने

प्रचंड पृष्ठभाग असलेले अतिबारीक तंतू
साधा, कमी खर्चाचा प्रयोगशाळा सेट-अप
पॉलिमर, मिश्रणे आणि अॅडिटिव्ह (औषधे, कण) यांची प्रचंड निवड
शरीरातील पेशींभोवतीच्या तंतू जाळ्याची नक्कल करते, ज्यामुळे पेशींची वाढ होण्यास मदत होते

मर्यादा

एकट्या सुयांपासून कमी उत्पादन
अनेक कृतींमध्ये विषारी किंवा ज्वलनशील द्रावक वापरले जातात
आर्द्रता, व्होल्टेज आणि अंतरानुसार तंतूचा आकार बदलतो
कमकुवत मॅटना सहसा आधार थर लागतो; उच्च-व्होल्टेज सुरक्षा नियम लागू होतात

कुठे वापरली जाते

गाळणेइमारतींचे वायुवीजन, इंजिनची हवा आणि फेस-मास्क फिल्टरमधील नॅनोफायबर थर
वैद्यकीयजखमेवरील पट्ट्या, ऊती-अभियांत्रिकीचे आधार, रक्तवाहिनी कलम, औषध-मुक्ती पॅच
ऊर्जाबॅटरी सेपरेटर, इंधन-सेल पटल
कापडश्वास घेणारे जलरोधक पटल, संरक्षक कपडे
सौंदर्यप्रसाधनेनॅनोफायबर फेस मास्क आणि पॅच
संशोधनसेन्सर, उत्प्रेरक, सिरॅमिक नॅनोफायबर

ओळखायची कशी

एकेक तंतू डोळ्यांना दिसत नाही; फक्त जाळे दिसते, कुजबुजण्याइतकी पातळ पांढरी किंवा अर्धपारदर्शक फिल्म म्हणून.
काही उच्च-कार्यक्षमतेचे हवा, व्हॅक्यूम किंवा इंजिन फिल्टर पाहा: खरखरीत कापडावर नाजूक कोटिंग, जे काम करण्यासाठी खूपच हलके वाटते.
इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाखाली जाळे गुंतलेल्या स्पॅगेटीसारखे दिसते, जवळजवळ सारख्या जाडीच्या धाग्यांसह.
वैद्यकीय आवृत्त्या जखमांवर किंवा शरीराच्या आत, पट्ट्या आणि आधार म्हणून असतात, जे हळूहळू विरघळू शकतात.

यांच्याशी तुलना

एक्स्ट्रूजन3.3आकार दिलेल्या डायच्या छिद्रातून साहित्य ढकलते; ते सामान्य तंतू आणि प्रोफाइल बनवते, खूप जाड आणि जलद.वायर ड्रॉइंग3.4घन धातूची तार डायमधून ओढून पातळ करते; इलेक्ट्रोस्पिनिंग त्याऐवजी विद्युत बलांनी द्रव झोत पातळ करते.टू-फोटॉन पॉलिमरायझेशन13.8प्रत्येक सूक्ष्म वैशिष्ट्य अगदी जागेवर ठेवते; इलेक्ट्रोस्पिनिंग प्रत्येक तंतू कुठे पडतो यावर थोडेच नियंत्रण ठेवून स्वस्तात यादृच्छिक जाळे बनवते.

पाहा

Hosein Rostamani · द्रावणापासून तंतू मॅटपर्यंतची सोपी प्रयोगशाळा फेरी

Inovenso Ltd. Electrospinning Company · एका नोझलवर टेलर कोन आणि झोताचे जवळचे दृश्य

ELMARCO · फिरत्या ड्रमवरून उठणारे औद्योगिक सुईविरहित झोत

Foshan MBRT Nanofiberlabs Co.,Ltd · नॅनोफायबर उत्पादने आणि उपयोगांचे विहंगावलोकन

खरी छायाचित्रे पाहा

Wikipedia: Electrospinning — नॅनोफायबरचे इलेक्ट्रॉन मायक्रोग्राफ, सेट-अप आकृत्या आणि मापदंड तक्ता
Wikimedia Commons फोटो शोध

लक्षात ठेवा

ताणण्याचे काम विद्युत बल करते: थेंब, कोन, चाबकासारखा झोत, कोरडा तंतू.
तंतू काही दहा नॅनोमीटर ते काही मायक्रॉन जाड असतात, आणि जाळ्याला प्रचंड पृष्ठभाग असतो.
एकट्या सुया हळू असतात; कारखाने फिल्टर कापडांवर कोटिंग करण्यासाठी सुईविरहित लाइन वापरतात.