Виробництво нановолокна може стати значно дешевшим

Дослідниками Університету Джорджії (University of Georgia) був розроблений новий недорогий метод виробництва нановолокна.

Цей новий метод під назвою «магнетоспін» («magnetospinning») забезпечує можливість простого, масштабного і безпечного виробництва дуже великих обсягів нановолокна. Він може застосовуватися в різних сферах, у тому числі для вирощування живих клітин і виробництва ліків. Можливе навіть виробництво матеріалів, що піддаються біологічному розкладанню.

Новий метод виробництва нановолокна "Магнеспін"
Новий метод виробництва нановолокна “Магнеспін”

 

Масовими і значущими в розвитку людської цивілізації технології стають лише тоді, коли знаходиться дешевий метод втілення їх у життя.

В опублікованій ресурсом technology.org  замітці «Inexpensive way to manufacture nanofibers» розглядаються деякі особливості нового методу. Про нову технологію розповіли її винахідники, професор з полімерів, волокон і тканин університетського коледжу сімейних і споживчих наук (UGA’s College of Family and Consumer Sciences) Сергій Мінко (Sergiy Minko) і співавтор статті з теми дослідження науковий співробітник (postdoctoral research associate) лабораторії Олександр Токарєв (Alexander Tokarev). Мова йде про нановолокна, неймовірно тонкої полімерної нитки, виробленої в тому числі з таких натуральних матеріалів, як білки, а також штучного – пластика і гуми.

 

Нановолокно в кілька разів тонше за людську волосину. Воно використовується дослідниками-медиками для створення пов’язок на рани і регенерації тканин, у тестуванні ліків. Воно також використовується в інших галузях – для виробництва паливних елементів, батарей, фільтрів і світловипромінюючих екранів.

Цей процес був розроблений для того, щоб зробити можливим виробництво нановолокна для різних потреб без використання дорогого обладнання. Новий метод не тільки знижує витрати, але також відкриває перед бізнесом і дослідниками можливість експериментувати з нановолокном, не сильно турбуючись про бюджет.

В даний час найбільш поширеною технологією виробництва нановолокна є «електроспін» («electrospinning»), що використовується для виробництва полімерних ниток з допомогою високої напруги і спеціально сконструйованого обладнання. Оператори такого обладнання повинні проходити спеціальне навчання, яке стосується техніки безпеки в процесі роботи з ним.

На відміну від інших технологій, обладнання, яка використовується в новому виробничому методі, вельми проста. Все, що потрібно, – магніт, голка для ін’єкцій і невеликий мотор.

Краплі розплавленого або скрапленого полімеру притягуються магнітом, що обертається і витягуються, формуючи якісні нановолокна.

Навіть в лабораторних умовах виходить створити котушки матеріалу довжиною в сотні метрів нановолокна за лічені секунди. Полімер розплавляється в розчині з біологічносумісним оксидом заліза чи іншим магнітним матеріалом (магнетиком) і поміщається всередину ін’єкційної голки. Голку розміщують поблизу магніту і фіксують ближче до круглої пластини, що обертається. Коли магніт підходить до верхівки голки, крапелька полімерної рідини переміщається від неї і кріпиться до магніту, формуючи нитку нановолокна, що намотується на пластину.

Пристрій обертається зі швидкістю більше 1000 оборотів в хвилину, дозволяючи сформувати за цей час більше 50 кілометрів ультратонкого нановолокна. Виробничий процес порівняно простий, але в результаті виходить дуже високоякісний матеріал. Нановолокно виходить настільки ж тонким і не менш міцним, ніж подібні матеріали, вироблені іншими методами. Крім того, з виробничого процесу виключено використання високовольтного струму, що робить його не таким небезпечним.

Дослідники можуть використовувати новий метод для створення різних нановолокон, просто міняючи полімер що поміщається на голку. Використовуватися можуть білки, нанотрубки, флуоресцентні речовини і терапевтичні засоби. За допомогою цього методу можна створювати нановолокно з практично будь-яких полімерів.