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e 1936 até hoje: como a tecnologia de eletrofiação por fusão evoluiu e abriu uma nova era de impressão 3D
Como um método para fabricação de estruturas de fibra, a tecnologia de eletrofiação por fusão evoluiu gradualmente e expandiu suas áreas de aplicação desde que foi descrita pela primeira vez em 1936, especialmente em engenharia de tecidos, têxteis e materiais de filtração. O desenvolvimento dessa tecnologia não apenas muda a maneira como processamos polímeros, mas também abre novas possibilidades para a tecnologia de impressão 3D.
A eletrofiação por fusão não é apenas um simples processamento de polímeros, mas também uma revolução na ciência dos materiais, fornecendo soluções para uma variedade de indústrias de forma livre de solventes.
A história da eletrofiação por fusão remonta a 1936, quando Charles Norton descreveu a técnica pela primeira vez. Após décadas de silêncio, em 1981, Larrendo e Manley repropuseram a eletrofiação por fusão em uma série de artigos. Posteriormente, em 2001, Reinecke e Langukun publicaram um resumo de conferência destacando a aplicação da eletrofiação por fusão no vácuo. Com o passar do tempo, mais e mais pesquisas foram feitas sobre essa tecnologia. Em 2011, a eletrofiação derretida foi combinada com um coletor móvel para propor um novo método de impressão 3D.
Princípios básicos da tecnologia de eletrofiação por fusão
O princípio básico da tecnologia de eletrofiação por fusão é baseado na física do alongamento eletrostático da fibra. As propriedades físicas do polímero fundido na eletrofiação por fusão apresentam uma viscosidade maior em comparação à eletrofiação por solução, permitindo assim que o jato carregado formado forme fibras de forma mais previsível. Na eletrofiação por fusão, o jato de carga fundido precisa ser resfriado para atingir a solidificação, enquanto a eletrofiação por solução depende da evaporação do solvente.
Parâmetros-chave da eletrofiação por fusão
1. TemperaturaUma certa temperatura deve ser mantida para garantir que todo o polímero seja derretido na ponta do bico. Comparado com a eletrofiação em solução, o comprimento do bico da eletrofiação por fusão é relativamente curto.
2. TráfegoA vazão é um dos principais parâmetros que afetam o diâmetro da fibra. Em termos gerais, quanto maior a vazão, maior o diâmetro da fibra. Na eletrofiação por fusão, todos os polímeros fluidos são coletados, evitando o problema de volatilização do solvente.
3. Peso molecularO peso molecular é fundamental para a adequação de um polímero para eletrofiação por fusão. Normalmente, polímeros lineares homogêneos de baixo peso molecular (menos de 30.000 g/mol) resultarão em quebra de fibras e baixa qualidade, enquanto polímeros de alto peso molecular (maior que 100.000 g/mol) não fluirão facilmente pelo bico. Muitos relatórios de fibras eletrofiadas derretidas usam pesos moleculares entre 40.000 e 80.000 g/mol.
4. VoltageO ajuste da voltagem não tem muito efeito no diâmetro da fibra, mas a produção de fibras estáveis e de alta qualidade requer uma voltagem ideal. A voltagem usada na eletrofiação por fusão varia de 0,7 kV a 60 kV.
Aplicações da eletrofiação por fusão
A tecnologia de eletrofiação por fusão tem uma ampla gama de aplicações, especialmente na engenharia de tecidos. Como não são utilizados métodos de processamento que contenham solventes, isso traz enormes benefícios na estimulação da proliferação celular e na reparação de tecidos. Além disso, a eletrofiação por fusão também é uma solução viável para alguns polímeros difíceis de dissolver, como polipropileno ou polietileno.
A eletrofiação por fusão não é mais apenas uma tecnologia de fabricação de fibras; ela pode se tornar uma das principais tecnologias para mudar o cenário da indústria.
Engenharia de Tecidos
A eletrofiação por fusão tem sido usada para processar materiais biomédicos para uso em pesquisas de engenharia de tecidos. Essa abordagem aprofunda seu potencial para aplicações médicas ao evitar o uso de solventes voláteis tóxicos.
Entrega de medicamentos
Além disso, a tecnologia de eletrofiação por fusão também pode preparar fibras carregadas com fármacos para formar sistemas de administração de fármacos. Isso, sem dúvida, fornece uma nova tecnologia de formulação para a tecnologia farmacêutica, que ajuda a melhorar a solubilidade do medicamento e controlar a taxa de liberação.
Escrita por eletrofiação de fusão
A escrita por eletrofiação por fusão (MEW) usa uma corrente elétrica controlada para depositar precisamente fibras de polímero para formar estruturas, um processo que o tornou amplamente utilizado na impressão 3D. O desenvolvimento da tecnologia MEW promoveu as aplicações potenciais de sensores de alto desempenho, robôs flexíveis e outras biofabricações.
O desenvolvimento da tecnologia de eletrofiação por fusão desde 1936 demonstrou uma revolução emocionante na ciência dos materiais, e sua introdução na impressão 3D significa que futuras inovações tecnológicas continuarão a evoluir. À medida que a tecnologia continua a amadurecer, podemos esperar que a eletrofiação por fusão seja usada em mais indústrias. Então, como essa tecnologia mudará nossas vidas diárias?
