Нановолокно

редактировать
Пример сети из целлюлозных нановолокон.

Нановолокно - это волокна с диаметром в диапазоне нанометров. Нановолокна могут быть получены из различных полимеров и, следовательно, иметь разные физические свойства и возможности применения. Примеры природных полимеров включают коллаген, целлюлозу, фиброин шелка, кератин, желатин и полисахариды., например, хитозан и альгинат. Примеры синтетических полимеров включают поли (молочная кислота) (PLA), поликапролактон (PCL), полиуретан (PU), поли (молочная кислота). -гликолевая кислота) (PLGA), поли (3-гидроксибутират-со-3-гидроксивалерат) (PHBV) и поли (этилен-винилацетат) (PEVA). Полимерные цепи связаны посредством ковалентных связей. Диаметр нановолокон зависит от типа используемого полимера и метода производства. Все полимерные нановолокна уникальны своим большим отношением площади поверхности к объему, высокой пористостью, заметной механической прочностью и гибкостью в функционализации по сравнению с их микроволокном аналогами.

Существует много различных методов для изготовления нановолокон, включая вытяжку, электроспиннинг, самосборку, матричный синтез и термическое разделение фаз. Электропрядение - это наиболее часто используемый метод для создания нановолокон из-за простоты настройки, возможности массового производства непрерывных нановолокон из различных полимеров и способности создавать ультратонкие волокна с регулируемыми диаметром, составом и ориентацией. Эта гибкость позволяет управлять формой и расположением волокон так, чтобы можно было изготавливать различные структуры (т.е. полые, плоские и в форме ленты) в зависимости от предполагаемых целей применения. Используя инновационный метод обработки расплава, который подходит для промышленного массового производства, ученые и инженеры из Университета Миннесоты смогли сделать нановолокна толщиной всего 36 нм.

Нановолокно имеет множество возможных технологических и коммерческих применений. Они используются в тканевой инженерии, доставке лекарств, диагностике рака, литий-воздушной батарее, оптических сенсорах и фильтрации воздуха.

Содержание
  • 1 История производства нановолокна
  • 2 Методы синтеза
    • 2.1 Электроформование
    • 2.2 Термическое разделение фаз
    • 2.3 Чертеж
    • 2.4 Шаблонный синтез
    • 2.5 Самосборка
  • 3 Полимерные материалы
  • 4 Области применения
    • 4.1 Тканевая инженерия
    • 4.2 Доставка лекарств
    • 4.3 Диагностика рака
    • 4.4 Литий-воздушная батарея
    • 4.5 Оптические датчики
    • 4.6 Фильтрация воздуха
    • 4.7 Разделение масла и воды
    • 4.8 Спортивный текстиль
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
История производства нановолокон

Впервые нановолокна были произведены методом электропрядения более четырех веков назад. Начиная с разработки метода электропрядения, английский физик Уильям Гилберт (1544-1603) впервые задокументировал электростатическое притяжение между жидкостями, подготовив эксперимент, в котором он наблюдал сферическую каплю воды на поверхности. сухая деформация поверхности в форму конуса, когда она находилась под электрически заряженным янтарем. Эта деформация позже стала известна как конус Тейлора . В 1882 году английский физик лорд Рэлей (1842-1919) проанализировал нестабильные состояния жидких капель, которые были электрически заряжены, и заметил, что жидкость выбрасывалась крошечными струями, когда равновесие было установлено. между поверхностным натяжением и электростатической силой. В 1887 году британский физик Чарльз Вернон Бойз (1855-1944) опубликовал рукопись о разработке и производстве нановолокна. В 1900 году американский изобретатель Джон Фрэнсис Кули (1861-1903) подал первый патент на современное электропрядение.

Антон Формхалс был первым, кто попытался произвести нановолокно между 1934 и 1944 годами и опубликовал первый патент, описывающий экспериментальное производство нановолокна. В 1966 году Гарольд Саймонс опубликовал патент на устройство, которое могло производить тонкие и легкие ткани из нановолокна с разнообразными мотивами.

Только в конце 20 века слова электропрядение и нановолокно стали общепринятым языком среди ученых и исследователей.. Электроспиннинг продолжает развиваться и сегодня.

Способы синтеза

Существует множество химических и механических технологий для получения нановолокон.

Электроформование

Схема общей схемы электропрядения. Конус Тейлора, из которого выбрасывается струя раствора полимера.

Электропрядение - наиболее часто используемый метод изготовления нановолокон. Инструменты, необходимые для электропрядения, включают источник высокого напряжения, капиллярную трубку с пипеткой или иглой небольшого диаметра и металлический улавливающий экран. Один электрод помещается в раствор полимера, а другой электрод присоединяется к коллектору. Электрическое поле прикладывается к концу капиллярной трубки, которая содержит раствор полимера, удерживаемый его поверхностным натяжением, и формирует заряд на поверхности жидкости. По мере увеличения напряженности электрического поля полусферическая поверхность жидкости на конце капиллярной трубки удлиняется, образуя коническую форму, известную как конус Тейлора. Критическое значение достигается при дальнейшем увеличении электрического поля, в котором отталкивающая электростатическая сила преодолевает поверхностное натяжение, и заряженная струя жидкости выбрасывается из кончика конуса Тейлора. Выбрасываемая струя раствора полимера нестабильна и в результате удлиняется, в результате чего струя становится очень длинной и тонкой. Заряженные полимерные волокна затвердевают при испарении растворителя. На коллекторе собираются случайно ориентированные нановолокна. Нановолокна также могут быть собраны с высокой степенью совмещения с использованием специализированных коллекторов, таких как вращающийся барабан , металлический каркас или система двух параллельных пластин. Для производства нановолокон с одинаковым диаметром и морфологией необходимо контролировать такие параметры, как движение струйной струи и концентрацию полимера.

Технология электропрядения преобразует многие типы полимеров в нановолокна. Сеть из электропряденых нановолокон хорошо напоминает внеклеточный матрикс (ECM). Это сходство является основным преимуществом электроспиннинга, поскольку оно открывает возможность имитации ECM в отношении диаметра волокна, высокой пористости и механических свойств. Электроспиннинг получает дальнейшее развитие для массового производства отдельных непрерывных нановолокон.

Термическое разделение фаз

Термическое разделение фаз разделяет гомогенный полимерный раствор на многофазную систему через термодинамические изменения. Процедура включает пять этапов: растворение полимера , разделение фаз жидкость-жидкость или жидкость-твердое вещество, гелеобразование полимера , экстракция растворителя из геля водой и замораживание и сублимационная сушка в вакууме. Метод термически индуцированного разделения фаз широко используется для создания каркасов для регенерации тканей.

Гомогенный раствор полимера на первом этапе является термодинамически нестабильным и имеет тенденцию разделяться на фазы с высоким содержанием полимера и фазы с низким содержанием полимера при соответствующей температуре. В конечном итоге после удаления растворителя фаза, богатая полимером, затвердевает с образованием матрицы, а фаза с низким содержанием полимера превращается в поры. Затем в растворе полимера можно провести два типа фазового разделения в зависимости от желаемой структуры. Разделение жидкость-жидкость обычно используется для образования бинепрерывных фазовых структур, в то время как разделение твердой и жидкой фаз используется для образования кристаллических структур. Стадия гелеобразования играет решающую роль в регулировании пористой морфологии нановолоконных матриц. На гелеобразование влияют температура, концентрация полимера и свойства растворителя. Температура регулирует структуру волоконной сети: низкая температура гелеобразования приводит к образованию наноразмерных волоконных сетей, а высокая температура гелеобразования приводит к образованию пластинчатой ​​структуры. Концентрация полимера влияет на свойства волокна: увеличение концентрации полимера снижает пористость и увеличивает механические свойства, такие как прочность на разрыв. Свойства растворителя влияют на морфологию каркасов. После гелеобразования гель помещают в дистиллированную воду для замены растворителя. Затем гель вынимают из воды и подвергают замораживанию и сушке вымораживанием. Затем он хранится в эксикаторе до определения характеристик.

Рисование

Метод вытяжки позволяет создавать длинные отдельные нити нановолокон по одной. Процесс вытягивания сопровождается затвердеванием, которое превращает растворенный прядильный материал в твердое волокно. Этап охлаждения необходим в случае формования из расплава и испарения растворителя в случае сухого формования. Ограничение, однако, заключается в том, что только вязкоупругий материал, который может подвергаться обширным деформациям, но при этом обладает достаточной когезией, чтобы выдерживать напряжения, возникающие при растяжении, с помощью этого процесса может быть превращен в нановолокна.

Шаблонный синтез

В методе синтеза шаблона используется шаблон нанопористой мембраны, состоящей из цилиндрических пор одинакового диаметра, для образования фибрилл (твердое нановолокно) и канальцев (полое нановолокно). Этот метод можно использовать для получения фибрилл и канальцев из многих типов материалов, включая металлы, полупроводники и электронопроводящие полимеры. Однородные поры позволяют контролировать размеры волокон, поэтому с помощью этого метода можно производить нановолокна с очень маленькими диаметрами. Однако недостатком этого метода является то, что он не может производить непрерывные нановолокна по одному.

Самосборка

Методика самосборки используется для создания пептидных нановолокон и пептидных амфифилов. Метод основан на естественном процессе сворачивания аминокислотных остатков с образованием белков с уникальной трехмерной структурой. Процесс самосборки пептидных нановолокон включает в себя различные движущие силы, такие как гидрофобные взаимодействия, электростатические силы, водородные связи и силы Ван-дер-Ваальса и находится под влиянием внешних условий, таких как ионная сила и pH.

Полимерные материалы
Коллагеновые волокна в поперечном сечении плотной соединительной ткани.

Благодаря своей высокой пористости и большой поверхности Соотношение площади к объему, нановолокна широко используются для создания каркасов для биологических применений. Основными примерами природных полимеров, используемых в производстве каркасов, являются коллаген, целлюлоза, фиброин шелка, кератин, желатин и полисахариды, такие как хитозан и альгинат. Коллаген является естественным внеклеточным компонентом многих соединительных тканей. Его фибриллярная структура, диаметр которой варьируется от 50 до 500 нм, важна для распознавания, прикрепления, пролиферации и дифференцировки клеток. Используя нановолокна коллагена I типа, полученные методом электроспиннинга, Shih et al. обнаружили, что сконструированный коллагеновый каркас показал увеличение клеточной адгезии и уменьшение миграции клеток с увеличением диаметра волокна. Используя шелковые каркасы в качестве ориентира роста для регенерации костной ткани, Kim et al. наблюдали полное сращение кости через 8 недель и полное заживление дефектов через 12 недель, тогда как в контроле, в котором кость не имела каркаса, наблюдали ограниченное исправление дефектов за тот же период времени. Аналогичным образом, кератин, желатин, хитозан и альгинат демонстрируют превосходную биосовместимость и биоактивность в каркасах.

Однако клеточное распознавание природных полимеров может легко инициировать иммунный ответ. Следовательно, синтетические полимеры, такие как поли (молочная кислота) (PLA), поликапролактон (PCL), полиуретан (PU), поли (молочно- сополимера гликолевой кислоты) (PLGA), поли (L-лактид) (PLLA) и сополимер этилена с винилацетатом (PEVA) были разработаны как альтернативы интеграции в строительные леса. Эти синтетические полимеры, биоразлагаемые и биосовместимые, могут использоваться для образования матриц с диаметром волокна в нанометровом диапазоне. Из этих синтетических полимеров PCL вызвал значительный энтузиазм среди исследователей. PCL представляет собой тип биоразлагаемого полиэфира, который может быть получен полимеризацией с раскрытием кольца ε-капролактона с использованием катализаторов. Он показывает низкую токсичность, низкую стоимость и медленную деградацию. PCL можно комбинировать с другими материалами, такими как желатин, коллаген, хитозан и фосфат кальция, для улучшения способности к дифференцировке и пролиферации (2, 17). PLLA - еще один популярный синтетический полимер. PLLA хорошо известен своими превосходными механическими свойствами, биоразлагаемостью и биосовместимостью. Он демонстрирует способность к эффективной миграции клеток благодаря высокой пространственной взаимосвязи, высокой пористости и контролируемому выравниванию. Смесь матрицы каркаса PLLA и PLGA показала правильную биомиметическую структуру, хорошую механическую прочность и благоприятную биоактивность.

Приложения

Тканевая инженерия

Костный матрикс, состоящий из коллагеновых фибрилл. Каркасы из нановолокна способны имитировать такую ​​структуру.

В тканевой инженерии высокопористый искусственный внеклеточный матрикс необходим для поддержки и направления роста клеток и регенерации тканей. Для создания таких каркасов использовались природные и синтетические биоразлагаемые полимеры.

Саймон в отчете о гранте NIH SBIR 1988 года показал, что электроспиннинг можно использовать для производства полистирола и поликарбонатных волокнистых матов нано- и субмикронного масштаба, специально предназначенных для этого. для использования в качестве клеточных субстратов in vitro. Это раннее использование электропряденых фиброзных решеток для клеточных культур и тканевой инженерии показало, что фибробласты крайней плоти человека (HFF), трансформированная карцинома человека (HEp-2) и эпителий легкого норки (MLE) прилипают к волокнам и размножаются на них.

Каркасы из нановолокна используются в инженерии костной ткани для имитации естественного внеклеточного матрикса костей. Костная ткань расположена в виде компактной или трабекулярной структуры и состоит из организованных структур, длина которых варьируется от сантиметрового диапазона до нанометрового масштаба. Неминерализованный органический компонент (например, коллаген 1 типа ), минерализованный неорганический компонент (например, гидроксиапатит ) и многие другие неколлагеновые матричные белки (например, гликопротеины и протеогликаны ) составляют нанокомпозитную структуру костного ВКМ. Органические коллагеновые волокна и неорганические минеральные соли придают ЭЦМ гибкость и прочность соответственно.

Хотя кость является динамической тканью, которая может самовосстанавливаться при незначительных повреждениях, она не может регенерироваться после серьезных дефектов, таких как опухоль кости резекция и тяжелые несращенные переломы, поскольку у нее нет подходящего шаблона. В настоящее время стандартным лечением является аутотрансплантация, которая включает получение донорской кости из незначительного и легкодоступного места (например, гребень подвздошной кости ) в собственном теле пациента и трансплантацию ее в дефектный сайт. Трансплантация аутологичной кости дает наилучший клинический результат, поскольку она надежно интегрируется с костью хозяина и позволяет избежать осложнений для иммунной системы. Но его использование ограничено из-за его дефицита и заболеваемости донорским участком, связанной с процедурой сбора урожая. Кроме того, аутотрансплантаты бессосудистые и, следовательно, зависят от диффузии питательных веществ, что влияет на их жизнеспособность в организме хозяина. Трансплантаты также могут резорбироваться до завершения остеогенеза из-за высокой скорости ремоделирования в организме. Другой стратегией лечения серьезных повреждений костей является аллотрансплантация, при которой пересаживаются кости, полученные от трупа человека. Однако аллотрансплантаты создают у хозяина риск заболевания и инфекции.

Инженерия костной ткани представляет собой универсальный ответ для лечения повреждений и деформаций костей. Нановолокна, полученные с помощью электропрядения, особенно хорошо имитируют архитектуру и характеристики естественного внеклеточного матрикса. Эти каркасы можно использовать для доставки биоактивных агентов, способствующих регенерации тканей. Эти биоактивные материалы в идеале должны быть остеоиндуктивными, остеокондуктивными и остеоинтегрируемыми. Материалы для замены костной ткани, предназначенные для замены аутологичной или аллогенной кости, состоят из биоактивной керамики, биоактивных стекол, а также биологических и синтетических полимеров. Основа инженерии костной ткани заключается в том, что материалы будут резорбироваться и заменяться со временем собственной недавно регенерированной биологической тканью организма.

Тканевая инженерия не ограничивается только костью: большое количество исследований посвящено инженерия хрящей, связок, скелетных мышц, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани.

Доставка лекарств

Лекарства и биополимеры могут быть загружены на нановолокна посредством простой адсорбции, адсорбции наночастиц и многослойной сборки.

Успешная доставка терапевтических средств к намеченной цели во многом зависит от выбора носителя лекарства. Критерии для идеального носителя лекарственного средства включают максимальный эффект при доставке лекарства к органу-мишени, уклонение иммунной системы организма в процессе достижения органа, удержание терапевтических молекул с подготовительных этапов к окончательной доставке лекарственного средства и правильному высвобождению лекарственного средства для оказания намеченного терапевтического эффекта. Нановолокна изучаются как возможные кандидаты в носители лекарственных средств. Натуральные полимеры, такие как желатин и альгинат, являются хорошими производственными биоматериалами для нановолокон-носителей из-за их биосовместимости и биоразлагаемости, которые не приводят к повреждению ткани хозяина и отсутствию токсического накопления в тканях. человеческое тело соответственно. Благодаря цилиндрической морфологии нановолокна обладают высоким отношением площади поверхности к объему. В результате волокна обладают высокой способностью загружать лекарственные средства и могут высвобождать терапевтические молекулы на большой площади поверхности. В то время как отношение площади поверхности к объему можно контролировать только путем регулирования радиуса сферических везикул, нановолокна имеют больше степеней свободы в управлении соотношением за счет изменения как длины, так и радиуса поперечного сечения. Эта возможность регулирования важна для их применения в системах доставки лекарств, в которых необходимо точно контролировать функциональные параметры.

Предварительные исследования показывают, что антибиотики и противораковые препараты могут быть инкапсулированы в нановолокна, полученные методом электропрядения, путем добавления лекарственного средства в раствор полимера. перед электропрядением. Каркасы из нановолокна с поверхностной нагрузкой полезны в качестве барьеров для адгезии между внутренними органами и тканями после операции. Спайки возникают во время процесса заживления и могут вызвать такие осложнения, как хроническая боль и неудача повторной операции.

Диагноз рака

Хотя патологическое обследование является текущим стандартным методом молекулярной характеристики при тестировании на наличие биомаркеров в опухолях эти анализы одного образца не учитывают разнообразную геномную природу опухолей. Учитывая инвазивный характер, психологический стресс и финансовое бремя, возникающее в результате повторных биопсий опухоли у пациентов, биомаркеры, которые можно оценить с помощью минимально инвазивных процедур, таких как забор крови, представляют собой возможность для прогресса в точной медицине.

Жидкая биопсия становится все более популярной альтернативой биопсии солидных опухолей. Это просто кровь, содержащая циркулирующие опухолевые клетки (ЦКО), которые попадают в кровоток из солидных опухолей. Пациенты с метастатическим раком с большей вероятностью будут иметь обнаруживаемые ЦОК в кровотоке, но ЦОК также существуют у пациентов с локализованными заболеваниями. Было обнаружено, что количество ЦКО, присутствующих в кровотоке пациентов с метастатическим раком предстательной железы и колоректальным раком, является прогностическим фактором общей выживаемости опухолей. Также было продемонстрировано, что ЦКО влияют на прогноз на более ранних стадиях заболевания.

Механизм захвата и высвобождения ЦОК термореактивным чипом третьего поколения.

Недавно Ke et al. разработали чип NanoVelcro, который улавливает ЦОК из образцов крови. Когда кровь проходит через чип, нановолокна, покрытые белковыми антителами, связываются с белками, экспрессируемыми на поверхности раковых клеток, и действуют как липучки, улавливая ЦКО для анализа. Анализы NanoVelcro CTC прошли три поколения развития. Чип NanoVelcro первого поколения был создан для подсчета ЦКО для прогноза, определения стадии и динамического мониторинга рака. NanoVelcro-LCM второго поколения был разработан для выделения одноклеточных ЦКО. Индивидуально изолированные ЦОК можно подвергнуть генотипированию по одному ЦОК. Чип Thermoresponsive Chip третьего поколения позволяет очищать CTC. Щетки из нановолоконных полимеров претерпевают зависимые от температуры конформационные изменения для захвата и высвобождения CTC.

Литий-воздушная батарея

Среди многих современных электрохимических накопителей энергии перезаряжаемые литий-воздушные батареи представляют особый интерес из-за их значительной емкости хранения энергии и высокой плотности мощности.. При использовании батареи ионы лития соединяются с кислородом воздуха с образованием частиц оксидов лития, которые прикрепляются к углеродным волокнам на электроде. Во время перезарядки оксиды лития снова разделяются на литий и кислород, который возвращается в атмосферу. Эта последовательность преобразования крайне неэффективна, поскольку существует значительная разница напряжений более 1,2 В между выходным напряжением и напряжением зарядки аккумулятора, что означает, что примерно 30% электроэнергии теряется в виде тепла, когда аккумулятор заряжается. Кроме того, большие изменения объема в результате непрерывного преобразования кислорода из газообразного в твердое состояние создают нагрузку на электрод и ограничивают его срок службы.

Схема литий-воздушной батареи. Для литий-воздушной батареи на основе нановолокна катод будет состоять из углеродных нановолокон.

Характеристики этих батарей зависят от характеристик материала, из которого изготовлен катод. Углеродные материалы широко используются в качестве катодов из-за их превосходной электропроводности, большой площади поверхности и химической стабильности. Углеродные материалы, особенно актуальные для литий-воздушных батарей, служат подложками для поддержки оксидов металлов. Нановолокна из электропряденого углерода без связующего являются особенно хорошими потенциальными кандидатами для использования в электродах литий-кислородных батарей, поскольку они не имеют связующих, имеют открытую макропористую структуру, содержат углерод, который поддерживает и катализирует реакции восстановления кислорода, и обладают универсальностью.

Чжу и др. разработали новый катод, который может накапливать литий и кислород в электроде, который они назвали нанолитием, который представляет собой матрицу углеродных нановолокон, периодически заделанных оксидом кобальта. Эти оксиды кобальта придают стабильность обычно нестабильному супероксидсодержащему нанолитию. В этой конструкции кислород хранится в виде LiO 2 и не преобразуется из газообразной в твердую формы во время зарядки и разрядки. Когда аккумулятор разряжается, ионы лития в нанолитие реагируют с супероксидным кислородом матрицы с образованием Li 2O2и Li 2 O. Кислород остается в твердом состоянии при переходе между этими формами. Химические реакции этих переходов дают электрическую энергию. Во время зарядки переходы происходят в обратном порядке.

Оптические датчики

Полимерные оптические волокна вызывают растущий интерес в последние годы. Из-за низкой стоимости, простоты обращения, прозрачности для длинной длины волны, большой гибкости и биосовместимости полимерные оптические волокна демонстрируют большой потенциал для создания сетей на малых расстояниях, оптического зондирования и подачи энергии.

Electrospun нановолокна особенно хорошо подходят для оптических датчиков, поскольку чувствительность датчика увеличивается с увеличением площади поверхности на единицу массы. Оптическое зондирование работает путем обнаружения интересующих ионов и молекул с помощью механизма гашения флуоресценции. Wang et al. успешно разработаны нановолоконные тонкопленочные оптические сенсоры для обнаружения ионов металлов (Fe и Hg) и 2,4-динитротолуола (DNT) с использованием метода электропрядения.

Квантовые точки демонстрируют полезные оптические и электрические свойства, включая высокое оптическое усиление и фотохимическую стабильность . Разнообразные квантовые точки были успешно включены в полимерные нановолокна. Meng et al. показали, что датчик из полимерного нановолокна, легированного квантовыми точками, для определения влажности демонстрирует быстрый отклик, высокую чувствительность и долгосрочную стабильность при низком потреблении энергии.

Kelly et al. разработали датчик, который предупреждает сотрудников службы экстренного реагирования, когда угольные фильтры в их респираторах насыщаются токсичными частицами дыма. Респираторы обычно содержат активированный уголь, который задерживает переносимые по воздуху токсины. Когда фильтры насыщаются, через них начинают проходить химические вещества, и респираторы становятся бесполезными. Чтобы легко определить, когда фильтр израсходован, Келли и его команда разработали маску, оснащенную датчиком, состоящим из углеродных нановолокон, собранных в повторяющиеся структуры, называемые фотонными кристаллами, которые отражают определенные длины волн света. Датчики имеют переливающийся цвет, который меняется, когда волокна поглощают токсины.

Фильтрация воздуха

Краски и защитные покрытия для мебели содержат летучие органические соединения, такие как толуол и формальдегид.

Нановолокна, полученные методом электропрядения, полезны для удаления летучих органических соединений (VOC) из Атмосфера. Scholten et al. показали, что адсорбция и десорбция ЛОС с помощью электропряденой нановолоконной мембраны происходила быстрее, чем у обычного активированного угля.

Загрязнение воздуха в кабинах для персонала горнодобывающего оборудования вызывает озабоченность у горняков, горнодобывающих компаний и государственных учреждений например, Управление по безопасности и охране здоровья в шахтах (MSHA). Недавняя работа с производителями горнодобывающего оборудования и MSHA показала, что фильтрующий материал из нановолокна может снизить концентрацию пыли в салоне в большей степени по сравнению со стандартным фильтрующим материалом целлюлоза.

Нановолокно можно использовать в масках для защищать людей от вирусов, бактерий, смога, пыли, аллергенов и других частиц. Эффективность фильтрации составляет около 99,9%, а принцип фильтрации - механический. Частицы в воздухе больше пор в полотне из нановолокон, но частицы кислорода достаточно малы, чтобы проходить через них.

Разделение масла и воды

Нановолокна обладают способностью разделять масло и воду, особенно в процессе сорбции, когда используемый материал имеет олеофильные и гидрофобные поверхности. Эти характеристики позволяют использовать нановолокна в качестве средства борьбы с масляными сточными водами от бытовых и промышленных предприятий или с маслянистой морской водой из-за утечки нефти в океан при транспортировке нефти и очистке нефтяных резервуаров на судне.

Текстиль для спортивной одежды

Текстиль для спортивной одежды с мембраной из нановолокна внутри основан на современной технологии нановолокна, где сердцевина мембраны состоит из волокон диаметром в 1000 раз тоньше человеческого волоса. Это чрезвычайно плотное «сито» с более чем 2,5 миллиардами пор на квадратный сантиметр намного эффективнее удаляет пар и обеспечивает лучший уровень водонепроницаемости. Говоря языком цифр, текстиль из нановолокна имеет следующие параметры:

· паропроницаемость RET 1.0 и 10 000 мм водяного столба (вариант с предпочтительной воздухопроницаемостью)

· паропроницаемость RET 4.8 и 30 000 мм водяного столба. колонка (версия с предпочтением водонепроницаемости)

Нановолокно для одежды и обувные мембраны состоят из полиуретана, поэтому их производство не наносит вреда природе. Мембраны для спортивной одежды из нановолокна подлежат вторичной переработке.

См. Также
  • значок Научный портал
  • Технологический портал
Ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-31 09:19:56
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте