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1936년부터 현재까지: 융합 전기방사 기술은 어떻게 발전하여 3D 프린팅의 새로운 시대를 열었나요?
섬유 구조를 제조하는 방법으로서 용융 전기 방사 기술은 1936년에 처음 기술된 이래로 점차 발전하여 적용 분야가 확대되어 왔으며, 특히 조직 공학, 섬유 및 여과 소재 분야에 적용되고 있습니다. 이 기술의 개발은 폴리머를 가공하는 방식을 바꿀 뿐만 아니라, 3D 프린팅 기술에 새로운 가능성을 열어줍니다.
용융 전기방사는 단순한 폴리머 가공이 아니라 재료 과학의 혁명으로, 용매를 사용하지 않는 방식으로 다양한 산업에 솔루션을 제공합니다.
용융 전기방사의 역사는 1936년 찰스 노튼이 처음으로 이 기술을 설명한 데서 시작되었습니다. 수십 년간의 침묵 이후, 라렌도와 맨리는 1981년에 일련의 논문을 통해 용융 전기방사를 다시 제안했습니다. 이후 2001년에 라이네케와 랑구쿤은 진공 상태에서 용융 전기방사의 응용을 지적한 학술대회 초록을 발표했습니다. 시간이 지남에 따라 이 기술에 대한 연구가 점점 더 많이 이루어졌습니다. 2011년에는 용융 전기방사와 모바일 수집기를 결합하여 새로운 3D 인쇄 방법을 제안했습니다.
용융 전기방사 기술의 기본 원리
용융 전기방사 기술의 핵심 원리는 정전기 섬유 스트레칭 물리학에 기초합니다. 용융 전기 방사에서 폴리머 용융물의 물리적 특성은 용액 전기 방사에 비해 점도가 더 높으므로, 끌어낸 대전된 제트가 더욱 예측 가능하게 섬유를 형성할 수 있습니다. 용융 전기방사에서는 용융된 충전된 제트를 냉각하여 응고시켜야 하는 반면, 용액 전기방사는 용매의 증발에 의존합니다.
용융 전기방사의 주요 매개변수
1. 온도모든 폴리머가 노즐 끝에서 녹도록 하려면 특정 온도를 유지해야 합니다. 용액 전기방사에 비해 용융 전기방사의 노즐 길이는 비교적 짧습니다.
2. 교통유량은 섬유 직경에 영향을 미치는 주요 매개변수 중 하나입니다. 일반적으로 유량이 클수록 섬유 직경도 커집니다. 용융 전기방사에서는 모든 유동 폴리머가 수집되므로 용매 휘발 문제가 발생하지 않습니다.
3. 분자량분자량은 용융 전기방사에 적합한 폴리머의 적합성에 중요한 요소입니다. 일반적으로 선형 균질 폴리머의 분자량이 낮을 경우(30,000 g/mol 미만) 섬유가 파손되고 품질이 떨어지는 반면, 분자량이 높을 경우(100,000 g/mol 초과) 노즐을 통해 쉽게 흐르지 않습니다. 용융 전기방사 섬유에 대한 많은 보고서에서는 40,000~80,000 g/mol 사이의 분자량을 사용합니다.
4. 전압전압을 조절해도 섬유 직경에는 큰 영향이 없지만, 고품질이고 안정적인 섬유를 생산하려면 최적의 전압이 필요합니다. 용융 전기방사에 사용되는 전압 범위는 0.7kV에서 60kV입니다.
용융 전기방사의 응용
용융 전기방사 기술은 특히 조직공학 분야에서 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 용매를 함유한 가공 방법을 사용하지 않으므로 세포 증식을 촉진하고 조직을 회복하는 데 큰 이점이 있습니다. 또한, 용융 전기방사는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과 같이 용해하기 어려운 일부 폴리머에도 적용 가능한 솔루션입니다.
용융 전기방사는 더 이상 단순한 섬유 제조 기술이 아니라, 산업 환경을 바꿀 수 있는 핵심 기술 중 하나가 될 수도 있습니다.
조직공학
용융 전기방사는 조직공학 연구에 사용되는 생물의학 재료를 처리하는 데 사용되었습니다. 이러한 접근 방식은 독성이 강한 휘발성 용매의 사용을 피함으로써 의료 응용 분야에서의 잠재력을 더욱 강화합니다.
약물 전달
또한, 용융 전기 방사 기술을 사용하여 약물을 함유한 섬유를 제조하여 약물 전달 시스템을 형성할 수도 있습니다. 이는 의심할 여지 없이 제약 기술에 새로운 제형 기술을 제공하는데, 이는 약물 용해도를 개선하고 방출 속도를 제어하는 데 도움이 됩니다.
용융 전기방사 쓰기
용융 전기 방사 인쇄(MEW)는 제어된 전류를 사용하여 폴리머 섬유를 정밀하게 증착하여 구조를 형성하는 공정으로, 3D 프린팅에 널리 사용되고 있습니다. MEW 기술의 개발은 고성능 센서, 유연한 로봇 및 기타 생물 제작의 잠재적 응용 분야를 촉진했습니다.
1936년 이래 용융 전기방사 기술의 개발은 재료 과학에 있어서 흥미진진한 혁명을 보여주었으며, 이 기술이 3D 프린팅에 도입됨에 따라 미래의 기술 혁신도 계속해서 진화할 것입니다. 기술이 계속 성숙해짐에 따라, 우리는 용융 전기방사가 더 많은 산업에 사용될 것으로 예상할 수 있습니다. 그렇다면, 이 기술은 우리의 일상 생활을 어떻게 바꿀까요?
