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Il meraviglioso mondo dell'elettrofilatura a fusione: come cambierà questa tecnologia il settore medico e tessile?
Con il progresso della tecnologia e della scienza dei materiali, la tecnologia Melt Electrospinning è diventata un'importante innovazione che cambia l'industria medica e tessile. Questa tecnologia, attraverso il processo di fibrorizzazione di polimeri fusi, può generare strutture fibrose con elevata plasticità e diverse applicazioni. Questo articolo esplorerà in modo approfondito la storia, i principi, i fattori che influenzano l'elettrofilatura a fusione e le sue applicazioni in vari campi, in particolare il suo potenziale nell'ingegneria dei tessuti e nei tessili.
La nascita della tecnologia dell'elettrofilatura a fusione fu descritta in un brevetto di Charles Norton già nel 1936. Da allora, lo sviluppo di questa tecnologia si è evoluto nel corso dei decenni, e solo nel 2001 la ricerca scientifica in questo settore ha cominciato a guadagnare attenzione.
Evoluzione storica dell'elettrofilatura a fusione
Sebbene la prima tecnologia dell'elettrofilatura a fusione abbia le sue radici, fu solo nel 1981 che Larrondo e Manley la descrissero in dettaglio in una serie di articoli. Nel 2001, Reneker e Rangkupan hanno pubblicato un abstract della conferenza sull'applicazione dell'elettrofilatura a fusione in ambienti sotto vuoto, che ha aperto la strada alla ricerca successiva. Nel 2011, la combinazione di elettrofilatura a fusione e collettori dinamici è stata proposta come una nuova tecnologia di stampa 3D, ampliando ulteriormente il suo ambito di applicazione.
Principi di base dell'elettrofilatura a fusione
Il nucleo della tecnologia dell'elettrofilatura a fusione è l'utilizzo di un campo elettrico per allungare il polimero fuso per formare fibre. I suoi principi fisici sono simili all'elettrofilatura in soluzione tradizionale. Tuttavia, le proprietà fisiche dei polimeri fusi sono significativamente diverse dai polimeri in soluzione, poiché i primi hanno una viscosità maggiore. Nel processo di elettrofilatura a fusione, il polimero fuso deve solidificarsi rapidamente durante il processo di raffreddamento, il che consente al diametro della fibra di raggiungere il livello del micron.
L'elettrofilatura in fusione differisce dall'elettrofilatura in soluzione in quanto il polimero allo stato fuso rende il processo di formazione delle fibre più prevedibile e il suo diametro può essere controllato con precisione.
Parametri chiave che influenzano l'effetto dell'elettrofilatura a fusione
- Temperatura: la temperatura minima richiesta per garantire la completa fusione del polimero all'estremità dell'ugello.
- Portata:la portata è uno dei parametri più importanti per il controllo del diametro della fibra. Maggiore è la portata, maggiore è il diametro della fibra.
- Peso molecolare: il peso molecolare del polimero influisce direttamente sulla fattibilità dell'elettrofilatura a fusione e l'intervallo di peso molecolare appropriato è compreso tra 40.000 e 80.000 g/mol.
- Tensione:sebbene le variazioni di tensione abbiano scarso effetto sul diametro della fibra, è necessaria una tensione ottimale per garantire fibre di alta qualità.
Attrezzature per elettrofilatura per fusione
Attualmente esistono diverse macchine per l'elettrofilatura a fusione, che utilizzano configurazioni verticali o orizzontali. Esistono anche diversi modi per riscaldare i polimeri, incluso il riscaldamento elettrico, l'aria calda, ecc. Alcuni metodi prevedono addirittura l’elettrofilatura dei filamenti polimerici solidi spingendoli in un laser e fondendoli.
Potenziale applicativo dell'elettrofilatura a fusione
Le applicazioni dell'elettrofilatura a fusione coprono molti campi, soprattutto in campo medico e tessile. Poiché non viene utilizzato alcun solvente, la sua applicazione nell'ingegneria dei tessuti ha il vantaggio di non essere tossica. Le fibre prodotte dall'elettrofilatura a fusione possono essere utilizzate come biomateriali e ulteriormente utilizzate per creare impalcature tissutali con funzioni di matrice extracellulare.
Nel campo della somministrazione di farmaci, la tecnologia di elettrofilatura a fusione può produrre fibre caricate di farmaco per ottenere un rilascio controllato del farmaco, con ampie prospettive.
Prospettive future
Si prevede che in futuro la tecnologia dell'elettrofilatura di fusione continuerà a svilupparsi in molti campi. Con il progresso della scienza e della tecnologia, verranno esplorati sempre più nuovi polimeri e le loro combinazioni, espandendo così il loro potenziale applicativo in campi emergenti come la bioproduzione, l’elettronica flessibile e i sensori. Che impatto avrà esattamente questa tecnologia sul modo in cui vivremo e lavoreremo in futuro?
