نانو الیاف و ویژگی‌های منـحصـر بـه فـرد آن(قسمت دوم)
دکتر مژگان رزاق پور دکتری شیمی نساجی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر:
اشـاره:
در نشریه شماره قبل اشاره نمودیم که واژه نانوالیاف رابه دو قسمت تقسیم می‌کنیـم که عبارتند از دو کلمه “نانو” و “الیاف” است. در تاریخ واژه لیف را با دراز بودن و نازک بودن و محکـم بودن در حدی که در یک بـافت به کار رود، معرفی نموده‌اند که از نظر هندسی، یک ساختـار لاغر و کشیـده و رشته مانند، تعریف کرده‌اند. در ادامه به تولید نانوالیاف به روش الکتروریسی و کاربردهای نانوالیاف می پردازیم:
تولید نانوالیاف به روش الکتروریسی
الکتروریسی متداولترین روش تولید نانوالیاف است و به عنوان یک روش کارآمد برای ساخت نانوالیاف پلیمری با اندازه زیر میکرون رسمیت شناخته شده است ، که 102 تا 104 برابرکوچکتر از آنهایی است که به وسیله روش‌های سنتی محلول‌ریسی یا ذوب‌ریسی تهیه شده‌اند.
مزیت اصلـی ایـن فرآیند این است کـه در مقایسه با بسیـاری از روش های پـایین به بالا مقرون به صرفه است و نانوالیاف تولید شده به روش الکتروریسی معمولا یکنواخت و پیوسته هستند و برخلاف نانولوله های غیرآلی و معدنی بـا قطـر زیـر میکـرون، بـه مـواد کامپوزیتـی تقـویت کننـده و خـالص سـازی گـران قیمت نیاز ندارند. فرمهالز (1934) فرآینـدی را ثبت کرد که یک دستگاه آزمایشگاهی بـرای تولیـد نانوالیـاف پلیمری با استفـاده از نیروی الکترواستاتیکی طراحی شده بود.
وقتی از این روش برای ریسیدن الیاف استفاده می‌شـود، بـه آن اصطلاحاً الکتروریسـی گفتـه می‌شود که طـی آن از طریـق اعمال جـریان الکتریکی با ولتاژ بالا به پلیمر، فیلامنت‌هایی تولید شده است. پایه و اساس تکنیک مذکور، مبتنی بر تـأثیر نیـروی الکترواستاتیکـی بر روی مایعـات است. طی فرآینـد الکتروریسی، ولتاژ بالایی در محدوده کیلوولت به یک سیال پلیمری اعمال شده و بارهای الکتریکی، درون سیال القا می شوند.
به طور کلی اجزای سیستم الکتروریسی عبارتند از یک لوله مویین یا سـرنگ جهت نگه داشتن ماده پلیمری، دو الکترود و یک منبع ولتاژ جریان مستقیم که ولتاژی در محدوده کیلوولت را فراهم می‌کند. هنگامی که میزان بارهای الکتریکی درون سیال به یک حد بحرانی برسد، جتی از سیال به شکل مخروط تیلور، از قطره کوچکی که در نوک سوزن قرار گرفته، خارج می شود. جت مـذکور به سمت ناحیـه دارای پتانسیـل الکتریکی کمتر (که در اکثر موارد یک جمع کننده ثابت یا دوار متصل به زمین است) ، حرکت خواهد کرد. مـورفولـوژی الیـاف الکتروریسـی شـده تحـت تأثیـر پارامترهای متعـددی قرار دارد، چنانکه توسط این فرآیند امکان تولید طیف گسترده ای از الیـاف (الیـاف دارای سـاختار مهره ای گرفته تـا الـیـاف دارای سـطـح متـخـلخـل) وجـود دارد.
طبق پارامترهای الکتروریسی ساختارهای لیفی قابل کنترل می توانند با موفقیت ساخته شوند و در نتیجه چشم اندازی بسیار عالی برای ساخت ساختارهای مشابه بیولوژیکی ارائه دهند. بهره‌مندی از ترکیبات تنظیم پذیر و ساختارهای الیـاف الکتـروریسی شـده، انـواع سـازه های شـگفـت انگیـز شـبیـه اجـسـام طـبـیعـی (بـه عنـوان مثـال بـرگ نیلـوفر آبـی، بـرگ ragwort نقـره ای، برگ بـرنج، لانـه زنبـوری، وب تار عنکبوتی و..) با موفقیت از طریق فرآیند الکتروریسی همانند سازی بیولوژیکی شده اند.
کاربردهای نانو الیاف
ورود نـانوالیاف بـه حوزه بیـوپزشکی گستـره وسیعی از محصولات با کارایی بالایی را به وجود آورد. امروزه به دلیل ویژگی های نانوالیاف مانند نسبت سطح به حجم و تخلخل بالا با اندازه های تخلخل کوچک و قطر کم تا حدود 3 نانومتر کاربردهای بسیار زیاد این الیاف در صنایع مختلف به چشم می خورند. محصـولات مختلفـی همچـون داربست‌هـای گوناگون بافت که به منظور ترمیم زخم، پوست، استخـوان، رهایش دارو، و کاربـردهای دیگری نظیر فیلتراسیون به کار می‌رود.
نتیجه گیری
نـانوالیاف دارای ویژگـی‌هـای شگفت‌انگیـزی مـاننـد نسبـت سـطـح بـه حـجـم بـسیـار بـزرگ، تخلخل بالا بـا اندازه منافذ خیلـی ربز می باشد. بنابـراین نانوالیـاف می‌تواننـد مـواد امیدوار کننده‌ای برای بسیـاری از کاربـدهای پزشکی مانند مهندسی بـافت، تحویل دارو، پانسمان زخم و… باشند. الکتروریسی به دلیل سهولت فرآیند، امکان کاربرد برای اکثر پلیمرها، سرامیک ها و فلزات به عنـوان یک روش کارآمـد برای سـاخت نانوالیاف پلیمری در محدوده 5 تا 500 نانومتر به رسمیت شناخته شده است، که 102 تا 104 برابـرکوچکتر از آنهـایی است که بـه وسیلـه روش‌های سنتی محلول ریسی یا ذوب ریسی تهیه شده است. مـزیت اصلـی این فرآینـد این است کـه در مقایسه با بسیاری از روش های پاییـن به بالا مقرون به صرفه است و نانوالیاف تولید شده به روش الکتروریسی معمولا یکنواخت و پیوسته هستند.
