Forskere producerer filamenter og fibre tre gange finere end et menneskehår

En gruppe forskere fra Higher Technical School of Engineering ved University of Sevilla har opnået filamenter og fibre fra højviskose væsker med teknologi, der normalt bruges til at fremstille dråber. Ved hjælp af deres forskning, de har opdaget de nødvendige betingelser for dannelsen af ​​filamenter med tykkelser på mindre end 50 mikrometer.

Eksperterne rapporterer, at der er et øjeblik, hvor en polymer i flydende tilstand - specifikt en, der er blevet bearbejdet af polyethylenglycol, som er meget udbredt i industrien – viser større elasticitet, således at i stedet for at bryde op og danne dråber, væsken oplever at strække sig, som danner filamenter. Genereringsprocessen for disse filamenter styres af parametre som polymerens molekylvægt og dens koncentration på væsken, samt det tryk, der bruges i enheden.

Til denne undersøgelse, forskerne brugte flow sløring teknologi. Denne teknologi, udviklet af University of Sevilla professor Alfonso Gañán Calvo, er en yderst effektiv metode til at forstøve væsker kaldet forstøver.

Denne teknologi består i at bruge en luftstrøm til at bryde en væske op og producere dråber på samme måde som de forstøvningssystemer, der bruges til at opfriske terrasser om sommeren. Flowsløringsanordninger er meget effektive, fordi de kanaliserer energien i gasstrømmen til generering af dråber ved hjælp af kraftig blanding med væsken, undgå tab ved andre mekanismer.

Ud over, det har vist sig, at pneumatiske strømningssløringsanordninger producerer op til 50 gange mere overfladeareal for hver liter forstøvet væske. Dette udmønter sig i dråber, der er op til 50 gange mindre end ved brug af andre forstøvere. Dette skyldes det faktum, at flowslørende forstøvere koncentrerer energien i en sådan grad, at de er i stand til at forstøve stoffer så tyktflydende som maling, eller, som i dette tilfælde, højkoncentrerede polymerløsninger.

"Ved at bruge et højhastighedskamera, der er i stand til at optage en million billeder i sekundet, vi kan observere, at under visse betingelser for brug med flow -sløringsenheder, polyethylenglycolopløsninger og opløsninger af andre polymerer danner ikke dråber, men fragmenter i fine 'tråde', når båret af en luftstrøm, strækkes ud, når de forlader forstøveren. Diameteren af ​​disse filamenter er reduceret, dels fordi polyethylenglycol er en forskydningsfortyndende viskoelastisk væske. Det betyder, at når den strækker sig, det bliver mindre tyktflydende, så det bliver lettere at strække, " forklarer Luis Modesto López, University of Sevilla lærer og forfatter til undersøgelsen.

Polymerfibre ved 3 kg/time

Polymerer er almindelige i kommercielle produkter. Blandt de mest almindelige naturlige polymerer er silke, kork, cellulose og stivelse. Syntetiske polymerer findes generelt som belægninger, der giver specifik funktionalitet til materialer, for eksempel, ved at gøre dem modstandsdygtige over for fugt eller korrosion.

"I dagens verden, der er stor videnskabelig og teknologisk interesse i brugen af ​​polymerfibre til fremstilling:rammer til design af kunstige biokompatible materialer, overflader med antibakterielle egenskaber, materialer til målrettet medicinafgivelse, beskyttende tekstilmaterialer, der er i stand til at blokere nogle specifikke stoffer, eller som forstærkningsmateriale. Imidlertid, Fremstilling i industriel skala af disse materialer betyder, at de fremstilles i store mængder. Denne undersøgelse får særlig relevans, da den giver grundlag for at udvikle en ny proces, der vil gøre det muligt at producere filamenter og polymerfibre i forhøjede niveauer, i størrelsesordenen 3 kg/time ved hjælp af en simpel forstøver, mens med de mest almindelige teknikker i nuværende brug, de produceres med en hastighed på 1 g/time, " tilføjer forskeren.

En anden applikation kan være inden for 3D-udskrivning, i betragtning af at hvad denne teknologi gør, er at styre en polymer. Ud over, undersøgelsen har en bred vifte af anvendelser inden for materialevidenskab, da det åbner dørene til produktion af et omfattende udvalg af sammensatte materialer.