Language
Country/Area
No result found
لماذا يمكن للغزل الكهربائي المصهور أن ينتج مواد جديدة في بيئة غير سامة؟ ما هو العلم وراء ذلك؟
مع تزايد الوعي بحماية البيئة، تلتزم العديد من مجالات التصنيع بإيجاد عمليات معالجة مواد غير سامة. تعد تقنية الغزل الكهربائي بالذوبان واحدة من التقنيات الرائدة، ولا تستطيع هذه التقنية إنتاج هياكل الألياف بشكل فعال فحسب، بل يمكنها أيضًا القيام بذلك دون استخدام المذيبات المتطايرة، مما يوفر إمكانيات جديدة لهذه الصناعة.
الخلفية التاريخية لتقنية الغزل الكهربائي المصهورة
تم تسجيل براءة اختراع تقنية الغزل الكهربائي Melt لأول مرة بواسطة تشارلز نورتون في عام 1936. ومع ذلك، لم يصف لاروندو ومانلي هذه التقنية بالتفصيل إلا في عام 1981 في ثلاث أوراق بحثية. ومع تعميق البحث العلمي، جذبت هذه التكنولوجيا الاهتمام مرة أخرى في عام 2001، وتم إجراء عدد من الدراسات التطبيقية. في عام 2011، تم اقتراح الجمع بين تقنية الغزل الكهربائي الاندماجي والمجمعات المتنقلة رسميًا كطريقة جديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد.
المبادئ الأساسية لتقنية الغزل الكهربائي المصهور
إن المبادئ الفيزيائية الأساسية للغزل الكهربائي المصهور هي نفس مبادئ سحب الألياف الكهروستاتيكية، ولكنها تستخدم مصهور البوليمر بدلاً من المحلول. عادةً ما تكون مصهورات البوليمر أكثر لزوجة من المحاليل، مما يسمح للنفاثات المستقطبة كهربائيًا باتباع مسارات يمكن التنبؤ بها. تتطلب النفاثات المنصهرة تبريدًا لتصلب، على عكس الغزل الكهربائي للمحلول، الذي يعتمد على التبخر.
المعلمات الأساسية للغزل الكهربائي المصهور
درجة الحرارة
لضمان الذوبان الكامل للبوليمر، يجب الحفاظ على درجة حرارة دنيا مناسبة. طول الدوار أقصر من طول الغزل الكهربائي للمحلول، وهو أيضًا عامل لا يمكن تجاهله.
حركة المرور
إن أهم معلمة تتحكم في قطر الألياف هي معدل تدفق البوليمر عبر القرص الدوار. بشكل عام، كلما زاد معدل التدفق، زاد قطر الألياف.
الوزن الجزيئي
يحدد الوزن الجزيئي للبوليمر أيضًا إمكانية صهره بالغزل الكهربائي. سوف تؤدي البوليمرات المتجانسة الخطية التي تقل عن 30.000 جم/مول إلى ضعف جودة الألياف، في حين أن الأوزان الجزيئية العالية التي تزيد عن 100.000 جم/مول ستواجه صعوبة في التدفق عبر القرص الدوار.
الجهد
إن ضبط الجهد له تأثير ضئيل على قطر الألياف، ولكن من الضروري ضمان الجهد الأمثل لإنتاج ألياف عالية الجودة.
معدات الغزل الكهربائي المصهورة
تتوفر مجموعة متنوعة من التصميمات عند تصنيع آلات الغزل الكهربائي بالانصهار، مع معدات مثبتة رأسيًا أو أفقيًا ومجموعة متنوعة من خيارات مصادر الحرارة بما في ذلك السخانات الكهربائية والغاز الساخن وسخانات التدوير.
المواد البوليمرية المعنية
تُستخدم تقنية الغزل الكهربائي بالذوبان بشكل أساسي للبوليمرات ذات نقاط الانصهار أو درجات حرارة التحول الزجاجي. تشتمل البوليمرات الشائعة المغزولة كهربائيًا والقابلة للذوبان على ما يلي:
بولي كابرولاكتون، حمض البولي لاكتيك، بولي (حمض اللاكتيك-حمض الجليكوليك)، بولي ميثاكريلات، البولي إيثيلين، البولي بروبيلين، إلخ.
تطبيقات الغزل الكهربائي المصهور
هندسة الأنسجة
في إنتاج المواد الطبية الحيوية، يتم استخدام الغزل الكهربائي المصهور على نطاق واسع في أبحاث هندسة الأنسجة لأنه لا يتطلب استخدام المذيبات. يمكن للألياف المصنوعة باستخدام تقنية الغزل الكهربائي الذائب أن تشكل سقالة جيدة للخلايا، وبالتالي تعزيز نمو الخلايا وتكوين المصفوفة الخارجية.
تسليم الأدوية
يمكن أيضًا لتقنية الغزل الكهربائي الذائبة تحضير ألياف محملة بالأدوية. يمكن لتقنية الصياغة الجديدة هذه أن تلعب دورًا مهمًا في التحكم في قابلية ذوبان الدواء وتجمع بين مزايا قذف المذيبات والغزل الكهربائي.
كتابة الغزل الكهربائي الذائب (MEW)
الغزل الكهربائي بالذوبان هو طريقة طباعة ثلاثية الأبعاد تتيح ترسيبًا دقيقًا للألياف لإنتاج هياكل معقدة من خلال التحكم في سرعة حركة المجمع.
النظرة المستقبلية
يوفر التطوير المستمر لتقنية الغزل الكهربائي المصهور إمكانيات غير محدودة لإنشاء مواد جديدة، والتي لن تغير وجه علم المواد فحسب، بل قد يكون لها أيضًا تأثير عميق على تحسين البيئة. ومع ذلك، أثناء تطوير التقنيات الجديدة، يجب علينا أيضًا أن نفكر في: هل يمكن لتكنولوجيا المواد المستقبلية أن تتكامل حقًا مع التنمية المستدامة وتفيد البشرية؟
