"Полимеры – очень и очень полезные материалы, когда речь идет о современных приложениях."
Для различных применений, начиная от строительных лесов для тканевой инженерии и доставки лекарств и заканчивая бактериальной и вирусной фильтрацией воздуха, полимерные волокна могут быть вплетены в текстильные структуры с характеристиками, необходимыми для данной задачи.
В зависимости от использования могут потребоваться волокна разной толщины. Но способность изготавливать тонкие волокна с постоянными характеристиками важна.
«Когда у вас более тонкие волокна, вы используете меньший материал и можете плести ткань – будь то каркас тканевой инженерии или фильтрующий каркас – намного лучше», – сказал Эдирисингхе. "Вы можете вложить больше волокон в то, что вы плетете."
Чтобы изучить влияние различных параметров на изготовление волокна, исследователи сравнили характеристики волокон, созданных разными способами. Обычный способ изготовления волокон – это процесс, называемый центробежным прядением. При центробежном прядении раствор полимера помещается в резервуар.
Когда резервуар вращается с высокой скоростью, раствор полимера вырывается в виде тонких волокон.
Эдирисингхе и его команда сравнили это с методом, который они изобрели и разработали, под названием «вращение давления». Он работает так же, как центробежное прядение, но с одним ключевым отличием. В процессе изготовления во вращающийся сосуд подается газ под высоким давлением.
Они обнаружили, что увеличение скорости вращения в обоих методах и увеличение приложенного давления в методе вращения под давлением приводят к получению более тонких и плотных волокон.
"Давление имеет огромное значение", – сказал Эдирисингхе.
Для промышленного применения полимерные волокна необходимо производить в больших количествах и таким образом, чтобы обеспечить однородность от горшка к горшку.
Чтобы решить эти проблемы, исследователи также были заинтересованы в том, чтобы увидеть, как полимер ведет себя внутри сосуда, пока изготавливаются волокна. Впервые они изготовили волокна в прозрачном горшке и использовали высокоскоростную камеру для захвата изображений во время процесса. Они также сравнили поведение с теоретическими предсказаниями.
В будущем группа планирует автоматизировать процесс производства, чтобы эти нановолокна имели оптимальную толщину и минимальные отходы.
Кроме того, они работают над поиском способов сделать материал более прочным и более подходящим для биомедицинских применений, создавая волокна с другим внутренним и биоактивным внешним видом.
«Если вы примените эту технологию к текстилю, где вы можете покрыть волокна каким-либо другим интеллектуальным чувствительным материалом, вы можете творить с ними чудеса», – сказал Эдирисингхе. "Есть много возможностей!"