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なぜ溶融エレクトロスピニングは無毒な環境で新しい材料を作り出すことができるのでしょうか？その背後にある科学は何ですか？
環境保護への意識の高まりに伴い、多くの製造分野では、毒性のない材料処理プロセスを見つけることに取り組んでいます。溶融エレクトロスピニング技術は、繊維構造を効率的に製造できるだけでなく、揮発性溶媒を使用せずに製造できるため、業界に新たな可能性をもたらします。
溶融エレクトロスピニング技術の歴史的背景
メルトエレクトロスピニング技術は、1936 年に Charles Norton によって初めて特許を取得しました。しかし、Larondo と Manley がこの技術について 3 つの研究論文で詳細に説明したのは 1981 年になってからでした。科学研究の深化に伴い、2001年にこの技術が再び注目され、多くの応用研究が行われました。 2011 年、融合エレクトロスピニング技術とモバイルコレクターの組み合わせが新しい 3D プリンティング方法として正式に提案されました。
溶融エレクトロスピニング技術の基本原理
溶融エレクトロスピニングの基本的な物理原理は静電繊維延伸と同じですが、溶液ではなくポリマー溶融物を使用します。ポリマー溶融物は通常、溶液よりも粘性が高く、電気的に分極したジェットが予測可能な経路をたどることができます。蒸発に依存する溶液エレクトロスピニングとは対照的に、溶融ジェットは凝固するために冷却を必要とします。
溶融エレクトロスピニングの重要なパラメータ
温度
ポリマーを確実に完全に溶融させるには、適切な最低温度を維持する必要があります。回転子の長さが溶液エレクトロスピニングに比べて短いことも無視できない要因である。
トラフィック
繊維の直径を制御する最も重要なパラメータは、スピナーを通るポリマーの流量です。一般に、流量が大きくなるほど、繊維直径は大きくなります。
分子量
ポリマーの分子量によっても、溶融エレクトロスピニングが可能かどうかが決まります。 30,000 g/mol 未満の線状均一ポリマーは繊維の品質が低下しますが、100,000 g/mol を超える高分子量のポリマーはスピナーを通過するのが困難になります。
電圧
電圧の調整はファイバーの直径にはほとんど影響しませんが、高品質のファイバーを製造するには最適な電圧を確保する必要があります。
溶融エレクトロスピニング装置
溶融エレクトロスピニング機を製造する場合、垂直または水平に取り付けられた装置と、電気ヒーター、ホットガス、循環ヒーターなどのさまざまな熱源オプションを備えたさまざまな設計が利用可能です。
関係するポリマー材料
溶融エレクトロスピニング技術は、主に融点またはガラス転移温度を持つポリマーに使用されます。一般的な溶融可能な電界紡糸ポリマーには次のものがあります。
ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリ(乳酸-グリコール酸)、ポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレンなど。
溶融エレクトロスピニングの応用
組織工学
生物医学材料の製造において、溶融エレクトロスピニングは溶媒を使用する必要がないため、組織工学の研究で広く使用されています。溶融エレクトロスピニング技術を使用して作られた繊維は、細胞にとって良好な足場を形成し、それによって細胞の成長と外部マトリックスの形成を促進します。
医薬品の配達
溶融エレクトロスピニング技術は、薬物を充填した繊維を調製することもできます。この新しい製剤技術は、薬物の溶解度制御において重要な役割を果たすことができ、溶媒押出とエレクトロスピニングの利点を組み合わせています。
メルト エレクトロスピニング ライティング (MEW)
メルトエレクトロスピニングは、コレクターの移動速度を制御することで、正確な繊維の堆積を可能にし、複雑な構造を生成する 3D プリンティング方法です。
今後の展望
溶融エレクトロスピニング技術の継続的な開発は、新しい材料の創造に無限の可能性をもたらし、材料科学の様相を変えるだけでなく、環境の最適化にも大きな影響を与える可能性があります。しかし、新しい技術を進歩させると同時に、将来の材料技術は本当に持続可能な開発と統合し、人類に利益をもたらすことができるのか、ということも考えなければなりません。
