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O maravilhoso mundo da eletrofiação por fusão: como essa tecnologia mudará as indústrias médica e têxtil?
Com o avanço da tecnologia e da ciência dos materiais, a tecnologia de eletrofiação por fusão se tornou uma inovação importante que mudou as indústrias médica e têxtil. Essa tecnologia pode produzir estruturas de fibras com alta plasticidade e diversas aplicações por meio do processo de fibrosização de polímeros fundidos. Este artigo explorará em profundidade a história, os princípios, os fatores de influência e as aplicações da eletrofiação por fusão em vários campos, especialmente seu potencial em engenharia de tecidos e têxteis.
O nascimento da tecnologia de eletrofiação por fusão foi descrito em uma patente de Charles Norton já em 1936. Desde então, o desenvolvimento dessa tecnologia passou por décadas de evolução, e foi somente em 2001 que a pesquisa científica nessa área começou a ganhar atenção.
Evolução histórica da eletrofiação por fusão
Embora as bases da eletrofiação por fusão inicial já estivessem lá, foi somente em 1981 que Larrondo e Manley a descreveram em detalhes em uma série de artigos. Em 2001, Reneker e Rangkupan publicaram um resumo de conferência sobre a aplicação da eletrofiação por fusão em um ambiente de vácuo, o que abriu caminho para pesquisas subsequentes. Em 2011, a combinação de eletrofiação por fusão e coletores dinâmicos foi proposta como uma nova tecnologia de impressão 3D, expandindo ainda mais seu escopo de aplicação.
Princípios básicos da eletrofiação por fusão
O núcleo da tecnologia de eletrofiação de fusão é usar campo elétrico para esticar polímero fundido para formar fibras. Seu princípio físico é similar à eletrofiação de solução tradicional. Entretanto, as propriedades físicas dos polímeros fundidos são significativamente diferentes daquelas dos polímeros em solução, sendo que os primeiros apresentam maior viscosidade. Durante o processo de eletrofiação por fusão, o polímero fundido precisa solidificar rapidamente durante o processo de resfriamento, o que permite que as fibras formadas atinjam diâmetros micrométricos.
A eletrofiação por fusão difere da eletrofiação por solução porque o polímero em estado fundido permite um processo de formação de fibras mais previsível e um controle preciso de seu diâmetro.
Parâmetros-chave que afetam a eletrofiação por fusão
- Temperatura: A temperatura mínima necessária para garantir que o polímero esteja completamente derretido na ponta do bico.
- Taxa de fluxo: A taxa de fluxo é um dos parâmetros mais importantes para controlar o diâmetro da fibra. Quanto maior a taxa de fluxo, maior o diâmetro da fibra.
- Peso molecular: O peso molecular do polímero afeta diretamente a viabilidade da eletrofiação por fusão, e a faixa de peso molecular apropriada está entre 40.000 e 80.000 g/mol.
- Voltagem: Embora as mudanças na voltagem tenham pouco efeito no diâmetro da fibra, uma voltagem ideal é necessária para garantir fibras de alta qualidade.
Equipamento para eletrofiação por fusão
Atualmente, há uma variedade de máquinas de eletrofiação por fusão, usando configurações verticais ou horizontais. Existem também diferentes maneiras de aquecer polímeros, incluindo aquecimento elétrico, ar quente, etc. Alguns métodos até mesmo eletrofiam filamentos de polímeros sólidos, empurrando-os em direção a um laser para derretê-los.
Potencial de aplicação da eletrofiação por fusão
As aplicações da eletrofiação por fusão abrangem muitos campos, especialmente na medicina e nos têxteis. Como não é utilizado solvente, sua aplicação na engenharia de tecidos tem a vantagem de não ser tóxica. As fibras produzidas pela eletrofiação por fusão podem ser usadas como biomateriais e posteriormente utilizadas para fazer estruturas de tecido com funções de matriz extracelular.
No campo da administração de medicamentos, a tecnologia de eletrofiação por fusão pode produzir fibras carregadas com medicamentos para obter liberação controlada de medicamentos, o que tem amplas perspectivas.
Perspectivas futuras
Espera-se que a tecnologia de eletrofiação por fusão continue a se desenvolver em muitos campos no futuro. Com o avanço da ciência e da tecnologia, mais novos polímeros e suas combinações serão explorados, expandindo assim seu potencial de aplicação em campos emergentes, como biofabricação, eletrônica flexível e sensores. Como exatamente essa tecnologia afetará a maneira como vivemos e trabalhamos no futuro?
