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¿Por qué el electrohilado fundido puede crear nuevos materiales en un entorno no tóxico? ¿Cuál es la ciencia detrás de esto?
Con la creciente conciencia sobre la protección del medio ambiente, muchos campos de fabricación se han comprometido a encontrar procesos de procesamiento de materiales no tóxicos. La tecnología de electrohilado por fusión es una de las líderes. Esta tecnología no solo puede producir estructuras de fibra de manera efectiva, sino que también puede hacerlo sin utilizar solventes volátiles, lo que brinda nuevas posibilidades a la industria.
Antecedentes históricos de la tecnología de electrohilado por fusión
La tecnología de electrohilado por fusión fue patentada por primera vez por Charles Norton en 1936. Sin embargo, no fue hasta 1981 que Larondo y Manley describieron la tecnología en detalle en tres artículos de investigación. Con la profundización de la investigación científica, esta tecnología volvió a atraer la atención en 2001 y se llevaron a cabo varios estudios de aplicación. En 2011, la combinación de tecnología de electrohilado por fusión y coleccionistas móviles se propuso oficialmente como un nuevo método de impresión 3D.
Principios básicos de la tecnología de electrohilado por fusión
Los principios físicos básicos del electrohilado por fusión son los mismos que los del estirado electrostático de fibras, pero utiliza un polímero fundido en lugar de una solución. Los polímeros fundidos suelen ser más viscosos que las soluciones, lo que permite que los chorros eléctricamente polarizados sigan trayectorias predecibles. Los chorros fundidos requieren enfriamiento para solidificarse, también a diferencia del electrohilado en solución, que se basa en la evaporación.
Parámetros clave del electrohilado por fusión
Temperatura
Para asegurar la completa fusión del polímero, se debe mantener una temperatura mínima adecuada. La longitud del rotador es más corta que la del electrohilado en solución, lo que también es un factor que no se puede ignorar.
Tráfico
El parámetro más importante que controla el diámetro de la fibra es el caudal del polímero a través del girador. En términos generales, cuanto mayor es el caudal, mayor es el diámetro de la fibra.
Peso molecular
El peso molecular del polímero también determina si se puede electrohilar en estado fundido. Los polímeros lineales homogéneos por debajo de 30.000 g/mol darán como resultado una fibra de mala calidad, mientras que los pesos moleculares elevados por encima de 100.000 g/mol tendrán dificultades para fluir a través del hilandero.
Voltaje
Ajustar el voltaje tiene poco efecto en el diámetro de la fibra, pero es necesario garantizar un voltaje optimizado para producir fibras de alta calidad.
Equipo de electrohilado fundido
Hay una variedad de diseños disponibles cuando se fabrican máquinas de electrohilado por fusión, con equipos montados vertical u horizontalmente y una variedad de opciones de fuentes de calor que incluyen calentadores eléctricos, gas caliente y calentadores de circulación.
Materiales poliméricos involucrados
La tecnología de electrohilado por fusión se utiliza principalmente para polímeros con puntos de fusión o temperaturas de transición vítrea. Los polímeros electrohilados fusionables comunes incluyen:
Policaprolactona, ácido poliláctico, poli(ácido láctico-ácido glicólico), polimetacrilato, polietileno, polipropileno, etc.
Aplicación del electrohilado por fusión
Ingeniería de tejidos
En la producción de materiales biomédicos, el electrohilado por fusión se utiliza ampliamente en la investigación de ingeniería de tejidos porque no requiere el uso de disolventes. Las fibras fabricadas con tecnología de electrohilado en fusión pueden formar un buen andamio para las células, promoviendo así el crecimiento celular y la formación de una matriz externa.
Entrega de medicamentos
La tecnología de electrohilado fundido también puede preparar fibras cargadas de fármacos. Esta nueva tecnología de formulación puede desempeñar un papel importante en el control de la solubilidad de los fármacos y combina las ventajas de la extrusión de disolventes y el electrohilado.
Escritura por electrohilado fundido (MEW)
El electrohilado en fusión es un método de impresión 3D que permite la deposición precisa de fibras para producir estructuras complejas controlando la velocidad de movimiento del colector.
Perspectivas futuras
El desarrollo continuo de la tecnología de electrohilado por fusión ofrece posibilidades ilimitadas para la creación de nuevos materiales, que no solo cambiarán la ciencia de los materiales, sino que también pueden tener un profundo impacto en la optimización ambiental. Sin embargo, mientras avanzamos en nuevas tecnologías, también deberíamos pensar en: ¿Puede la tecnología de materiales del futuro integrarse realmente con el desarrollo sostenible y beneficiar a la humanidad?
