Розроблено метод отримання надтонких полімерних ниток, для якого не потрібне дороге і складне обладнання.
Дослідники з Університету Джорджії (University of Georgia, GA, USA) у співпраці з колегами з Прінстона і Оксфорда розробили новий метод отримання надтонких полімерних ниток - нановолокон. Результати опубліковані в журналі Advanced Materials, подана заявка на патент.
Новий метод, що отримав назву магнетоспінінг (від англійського spinning - прядіння, витягування нитки) дуже простий у використанні і дозволяє отримати великі обсяги нановолокон в тисячі разів тонше волосся, які можуть бути використані для створення нових матеріалів. Неткані матеріали на основі нановолокон мають широкі перспективи, зокрема, для виготовлення фільтрів, а в медицині для вирощування нових органів, тестування лікарських препаратів і доставки ліків до осередків інфекцій в тілі людини.
Суть методу полягає в тому, що розчин полімеру змішується з магнітними частинками, наприклад, оксиду заліза, і подається через шприц краплями до магніту, зафіксованого на обертовій підставці, частота обертання якої може регулюватися від 5 до 5000 обертів на хвилину. У момент подачі краплі магніт розташований на максимальному видаленні. Коли магніт наближається до краплі, вона притягується до нього. Магніт продовжує обертатися, формуючи рідкий полімерний місток між магнітом і голкою. Діаметр містка поступово зменшується до нанометрових розмірів, розчинник випаровується і формується нановолокно. При частоті обертання магніту більш 1000 обертів на хвилину за 5 хвилин можна зробити більше 50 кілометрів нановолокона. Цей простий процес дозволяє отримати нановолокна високої якості.
В даний час найпопулярніший метод для отримань нановолокон - електроспінінг, в якому волокна витягують з розчину полімеру за допомогою високої напруги. Головний недолік цього способу в тому, що він не дозволяє працювати з розчинами полімерів з малою діелектричною проникністю, наприклад, тефлона. Крім того, він досить дорогий. Вартість приладу для електроспінінгу починається з 10 000 доларів, в той час як систему для магнетоспиннига можна побудувати, використовуючи магніт за 5 доларів, простий електромотор за 30 доларів і шприц.
"Метод, який ми розробили, уможливлює отримання високоякісних нановолокон без використання дорогого обладнання, - зазначають автори статті. Цей метод дозволяє не тільки зменшити вартість виробництва волокон, а й дає можливість для університетів і компаній експериментувати з нановолокнами без великих витрат на дослідження ". Відзначимо також, що робота з високими напругами завжди несе в собі небезпеку.
Новий метод може бути використаний для виготовлення нановолокон і водовідштовхувальних поверхонь з тефлона, отримання пористих і композитних нановолокон. Крім того, було встановлено, що отримані за допомогою магнетоспінінгу нановолокна не токсичні для клітин і можуть бути використані для вирощування штучних органів.
Цікаво, що електроспінінг відомий вже більше 100 років, з 1887 року, а перші патенти на нього були видані в США в 1902 році. Правда, тоді він був орієнтований на текстильну промисловість. Свій внесок у розвиток цієї технології внесла і наша країна. У 1938 році на її основі майбутній академік І.В. Петрянов-Соколов розробив так звані «фільтри Петрянова», які використовувалися, зокрема, в протигазах і в атомній промисловості. Новий сплеск робіт з цієї тематики почався з початку 1990-х років, коли була показана застосовність методу до багатьох органічних полімерів і почали розвиватися нанотехнології. З тих пір кількість робіт по даній темі зростає в геометричній прогресії з кожним роком.
За матеріалами University of Georgia