Дизайнер тканин робить технологію нанофібри слухняною

Як ми всі знаємо, для виготовлення шматка тканини пряжа повинна формуватися відповідно до технічних вимог дизайнера тканини та поєднуватися за певними правилами. Нановолокна, діаметром яких є лише п'ята частина міліметра, можуть бути «слухняними», як нитки, вплетені в тканини, як потрібно?

Як плести такі надтонкі нановолокна, як нитки на ткацькому верстаті, за схемою, яку очікували люди, - це проблема, яка наштовхнулася на вчених у галузі електрошпанування.

Нещодавно репортер отримав новини з Шанхайського інституту кераміки Китайської академії наук. Вони змогли використати передові технології електропресування, щоб зробити нановолокно невидимим неозброєним оком "підкорятися" та "плести" саржі відповідно до побажань вчених. , кільця і навіть китайські вузли, шотландські пледи та інші візерунки, а вчені спробували різноманітні матеріали, здатні «ткати» наноодяг звичайними візерунками.

У цьому номері приймальні Лян Фенґ ми запросили науково-дослідних та дослідно-конструкторських працівників цієї технології Чанцзян, наукового співробітника Шанхайського інституту кераміки Китайської академії наук, щоб ознайомити його з науково-дослідними розробками та сферами застосування цього. технології.

Ведучий: Скажіть, будь ласка, про те, що таке технологія електрощипування?

Чанг Цзян: Технологія електророзпилення - це новий спосіб обробки для отримання наномасштабних надтонких волокон шляхом розпилення полімерного розчину (або розплаву) під дією електричного поля. Звичайний пристрій для горіння електроінструмента складається в основному з трьох частин: джерела живлення високої напруги, пристрою для зберігання рідини з струмопровідним спінеретом і колектора. Коли інструмент працює, на спінерет подається високий тиск, який створює електричне поле між форсункою високого тиску та колектором низького тиску. Коли напруга збільшується до певної міри, розчин долає поверхневий натяг під дією електростатичного відштовхування. І в'язкопружна сила, викинута з спінерета і утворюючи струмінь, струмінь поступово очищається під час роботи до приймача, а розчинник випаровується, врешті-решт утворюючи на колекторі електрошпинчасте волокно.

Як правило, ці нитки мають діаметр лише від 50 до 500 нанометрів. Якщо обчислити в 50 нанометрів, товщина їх становить лише одну п’ять тисячної частини діаметра волосся.

Модератор: У порівнянні з попередньою технологією електрошпанування, що є ключовим для того, щоб зробити нановолокон "слухняними"?

Чанг Цзян: Нашу технологію більш точно називають "керованою технологією електропрінінгу", тому що ми виявили, що осадження і розташування волокон в основному контролюються двома видами сил, одна з яких присутня в спінереті. Сила електричного поля, що генерується електростатичним полем між приймачем і електрошпинчастим волокном. Коли електрошпинчасте волокно рухається до приймача під дією електричної сили та близько до колектора, електростатичний заряд на поверхні волокна викликає протилежну полярність поверхні колектора. Електростатичний заряд і протилежний заряд притягують один одного для отримання кулонівського притягання, що є ще однією важливою силою, яку ми згадали, що впливає на осадження і вирівнювання волокон. Тому для того, щоб зробити електрошпинчасті волокна "слухняними", щоб вони були відкладені та влаштовані, необхідно контролювати ці два важливі фактори.

Використовуючи цей принцип, ми розробили та використали шаблони колекціонування з різними структурами для контролю сил, що впливають на осадження та вирівнювання волокон, і підготували електрошпалери з волокнистих волокон зі складними структурами керування малюнком та плетінням. Це великий крок вперед, ніж попередня технологія контролю орієнтації волокна. У міру подальшого вдосконалення керованості малюнка та тканої структури нановолокно стає "слухняним", що також приносить більш широку перспективу застосуванню технології електропресування.

Ведучий: В даний час з якого матеріалу взято це нановолокно?

Чанцзян: Зараз ми намагалися використовувати різноманітні матеріали, такі як полімолочна кислота, полікапролактон, полівінілпіролідон тощо, які можуть бути виготовлені з волоконно-волокнистих матеріалів з керованою структурою малювання та плетіння.

Ведучий: У яких сферах ви можете зіграти свою найбільшу роль?

Чанг Цзян: Докладно, сфера застосування дуже обширна. На даний момент електронавуглецеві нановолокна мають великі перспективи в галузі регенеративної медицини та тканинної інженерії. Наприклад, електрошпинчасті волокна, виготовлені з полімерних матеріалів, добре сумісних з тканинами, можуть використовуватися як штучні судини, штучну шкіру та штучні кісткові матеріали для усунення дефектів таких тканин. Окрім того, електронагрівальні нановолокна мають потенційні ринки електроніки, каталіз, аерокосмічної, одяжної та навіть інших галузей.

Ведучий: Як це застосовується в галузі медицини?

Чанг Цзян: Оскільки волокнисті нановолокна дуже схожі за будовою на природні позаклітинні матриці, вони мають хорошу структуру пор, мають певну міцність і стабільність, і їх легко обробляти та виготовляти. Тому він ідеально підходить для відновлення та регенерації тканин органів людини. Один із матеріалів для стентів. Він має широкий спектр застосування в галузі тканинної інженерії, таких як хрящі, кістки, судини, серце та нерв.

Як правило, коли у пацієнтів є ураження органів і тканин, ми зазвичай використовуємо аутологічні або алогенні методи для відновлення або заміни ран і дефектів, але цей метод часто має недолік недостатнього донора або відторгнення. Найближчим часом ми можемо поєднати технологію електроспінування з технологією тканинної інженерії для відновлення пошкодження тканин людини.

Зокрема, клітковий каркас спочатку електроспинується відповідно до форми тканини або органу, який підлягає заміні або відновленню пацієнтом, а потім відповідні насінні клітини витягують з пацієнта і поміщають на попередньо підготовлений клітинний каркас для культури. Електрошпілюючі скелі, виготовлені з біологічно розкладаються біоматеріалів, не лише формують нові шкірні органи або тканини під час їх зростання, але й надають належний простір для біологічної діяльності клітин і виробляють певні стимулюючі ефекти. Тут слід зазначити, що, використовуючи «керовану» технологію, представлену вище, ми можемо розробити шаблон колекції, щоб підготувати матеріал з волокнистого волокна з певною складною та керованою структурою малюнка та стимулювати клітину краще виробляти, контролюючи мікроструктуру стент. Біологічна реакція. З проліферацією та диференціюванням клітин тканини та органи поступово формуються до повного виправлення дефектів, а породний матеріал поступово руйнується. В результаті пацієнт переродився, і електроспінінг ешафот, який виступає в ролі субстрату, виконав свою місію.