Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Магнетоспиннинг вместо электроспиннинга

Как получить нановолокна при помощи магнита на холодильник?

Александр Токарев, «Наука и жизнь» по материалам University of Georgia: “Magnetospinning” used to create new nanofibers

Исследователи из Университета Джорджии (University of Georgia, GA, USA) в сотрудничестве с коллегами из Принстона и Оксфорда разработали новый метод получения сверхтонких полимерных нитей – нановолокон. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials (Tokarev et al., Magnetospinning of Nano- and Microfibers), подана заявка на патент.

Рисунки а–d показывают принцип магнетоспиннига. На фотографиях e–f, сделанных при помощи электронного микроскопа, показаны полученные нановолокона. На фотографиях g–h показаны ~2500 нановолокон, полученных за 5 минут при скорости вращения магнита 500 об/мин.

Новый метод, получивший название магнетоспининг (от английского spinning – прядение, вытягивание нити) очень прост в использовании и позволяет получить большие объемы нановолокон в тысячи раз тоньше волоса, которые могут быть использованы для создания новых материалов. Нетканые материалы на основе нановолокон имеют широкие перспективы, в частности, для изготовления фильтров, а в медицине для выращивания новых органов, тестирования лекарственных препаратов и доставки лекарств к очагам инфекций в теле человека.

Суть метода заключается в том, что раствор полимера смешивается с магнитными частицами, например, оксида железа, и подается через шприц каплями к магниту, зафиксированному на вращающейся подставке, частота вращения которой может регулироваться от 5 до 5000 оборотов в минуту. В момент подачи капли магнит расположен на максимальном удалении. Когда магнит приближается к капле, она притягивается к нему. Магнит продолжает вращаться, формируя жидкий полимерный мостик между магнитом и иглой. Диаметр мостика постепенно уменьшается до нанометровых размеров, растворитель испаряется и формируется нановолокно. При частоте вращения магнита более 1000 оборотов в минуту за 5 минут можно произвести более 50 километров нановолокона. Этот простой процесс позволяет получить нановолокна высокого качества.

В настоящее время самый популярный метод для получений нановолокон – электроспиннинг, в котором волокна вытягивают из раствора полимера при помощи высокого напряжения. Главный недостаток этого способа в том, что он не позволяет работать с растворами полимеров с малой диэлектрической проницаемостью, например, тефлона. Кроме того, он достаточно дорог. Стоимость прибора для электроспиннинга начинается с 10 000 долларов, в то время как систему для магнетоспиннига можно построить, используя магнит за 5 долларов, простой электромотор за 30 долларов и шприц.

«Метод, который мы разработали, делает возможным получение высококачественных нановолокон без использования дорогого оборудования, – отмечают авторы статьи. – Этот метод позволяет не только уменьшить стоимость производства волокон, но и дает возможность для университетов и компаний экспериментировать с нановолокнами без больших затрат на исследования». Отметим также, что работа с высокими напряжениями всегда несёт в себе опасность.

Новый метод может быть использован для изготовления нановолокон и водоотталкивающих поверхностей из тефлона, получения пористых и композитных нановолокон. Кроме того, было установлено, что полученные с помощью магнетоспиннинга нановолокна не токсичны для клеток и могут быть использованы для выращивания искусственных органов.

Любопытно, что электроспиннинг известен уже более 100 лет, с 1887 года, а первые патенты на него были выданы в США в 1902 году. Правда, тогда он был ориентирован на текстильную промышленность. Свой вклад в развитие этой технологии внесла и наша страна. В 1938 году на ее основе будущий академик И.В. Петрянов-Соколов разработал так называемые «фильтры Петрянова», которые использовались, в частности, в противогазах и в атомной промышленности. Новый всплеск работ по этой тематике начался с начала 1990-х годов, когда была показана применимость метода ко многим органическим полимерам и начали развиваться нанотехнологии. С тех пор число работ по данной теме растет в геометрической прогрессии с каждым годом.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
18.05.2015

Читать статьи по темам:

нанотехнологии Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Летняя школа «Нанотехнологии и наноматериалы»

Всероссийская летняя школа программы Фулбрайта в области точных наук и технологий «Нанотехнологии и наноматериалы» будет проходить в Казани с 15 по 26 июня 2015 года.

читать

Нанотехнологии по ГОСТу

С 1 января 2016 года для добровольного применения в Российской Федерации начнут действовать ряд межгосударственных стандартов на нанотехнологии.

читать

Для пожилых и не только: нескользящая обувь для профилактики переломов

Канадские физики создали уникальный материал для подошвы обуви, который хорошо цепляется даже за подтаявший лед благодаря микроскопическим волокнам стекла в его толще.

читать

Точность управления жуками-киборгами повысилась

Высокая частота электрической стимуляции и использование новых мышц позволили управлять полетом жука с гораздо большей точностью, чем это было возможно с жуками «предыдущих версий».

читать

Самоочищающиеся электрохимические сенсоры

В наши дни большинство химических и биологических сенсоров представляют собой электрохимические устройства. Итальянские исследователи создали простой и дешевый электрохимический сенсор, который очищает сам себя при освещении ультрафиолетом.

читать