Vad är elektrospinning?

Elektrospinning i en industriell process där en elektrisk högspänningsladdning används för att skapa polymerfilamentfibrer. Processen skiljer sig från elektrosprayning, som använder droppar, genom att den elektriskt laddade flytande polymeren dras i en fast sträng. Det finns två metoder som används för att skapa den flytande polymeren som används vid elektrospinning. Det kan smältas från sin fasta form, eller det kan blandas med ett lösningsmedel för att bilda en polymerlösning.

I laboratoriemiljö kan grundläggande elektrospinningsutrustning ställas in med hjälp av en högspänningskälla, en glaspipett, en spruta och en doseringspump för att leverera den elektriskt laddade vätskan. Den andra komponenten i installationen, kapillärskärmen, är ansluten till den elektriska jordningen. Denna skärm kan vara stationär eller så kan den rotera för att underlätta spinning av fibrerna. Med hjälp av denna enkla uppställning har forskare inom nanoteknik skapat polymerfilament och nanovävda material, som används i medicinska och industriella tillämpningar.

Metoderna som används för elektrospinning är ganska grundläggande. Den flytande polymeren laddas elektriskt med hjälp av en trådelektrod nedsänkt i vätskan. Det trycksätts sedan, vilket tvingar det att röra sig mot slutet av ett glasrör. När den flytande polymeren når änden av röret, attraheras de elektriskt laddade jonerna i vätskan till den motsatt laddade kapillärskärmen. När vätskans ytspänning övervinns av kapillärskärmens dragkraft, bildar den en konform, kallad Taylor-kon.

Ytspänningen övervinns helt vid denna tidpunkt genom att den elektriskt laddade kapillärskärmen dras, och tunna trådar av flytande polymer börjar bildas. När dessa trådar sträcker ut sig, blir de längre och tunnare i en process som kallas piskning, som liknar rörelsen av en ljusbåge genom luft. Filamenten förs genom luften och samlas så småningom på kapillärskärmen.

De fina filamenten som skapas under elektrospinningsprocessen kan bara vara några nanometer i diameter. Dessa trådar kan också uppvisa unika texturer och ytkvaliteter, vilket gör dem önskvärda för en mängd olika applikationer. Inom det medicinska området används nanovävda tyger för att tillverka sårförband, ramverk för konstgjorda organ och plåster för läkemedelstillförsel. Forskningslaboratorier använder också dessa tyger för att göra filter som kan isolera sub-mikron partiklar. Industriella tillämpningar av elektrospinningsprocessen upptäcks också, och erbjuder sådana alternativ som sömlösa kläder eller sammansatta byggmaterial.