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Por que a eletrofiação por fusão pode criar novos materiais em um ambiente não tóxico? Qual é a ciência por trás disso?
Com a crescente conscientização sobre a proteção ambiental, muitos setores de manufatura estão comprometidos em encontrar processos de processamento de materiais não tóxicos. A tecnologia de eletrofiação por fusão é uma das melhores. Essa tecnologia não só pode produzir estruturas de fibra de forma eficaz, mas também pode ser concluída sem o uso de solventes voláteis, trazendo novas possibilidades para a indústria.
Antecedentes históricos da tecnologia de eletrofiação por fusão
A eletrofiação por fusão foi patenteada pela primeira vez por Charles Norton em 1936, no entanto, foi somente em 1981 que Larondo e Manley descreveram a tecnologia em detalhes em três artigos de pesquisa. Com o aprofundamento da pesquisa científica, a tecnologia voltou a atrair atenção em 2001, e diversos estudos aplicados foram realizados. Em 2011, a tecnologia de eletrofiação por fusão combinada com um coletor móvel foi formalmente proposta como um novo tipo de método de impressão 3D.
Princípios básicos da tecnologia de eletrofiação por fusão
Os princípios físicos básicos da eletrofiação por fusão são os mesmos da trefilação de fibras por eletrofiação, mas um polímero fundido é usado em vez de uma solução. Os polímeros fundidos são normalmente mais viscosos que as soluções, o que permite que o jato eletricamente polarizado siga um caminho previsível. O jato de fusão requer resfriamento para solidificar, o que também contrasta fortemente com a eletrofiação em solução, que depende da evaporação.
Parâmetros-chave da eletrofiação por fusão
Temperatura
Para garantir a fusão completa do polímero, uma temperatura mínima adequada deve ser mantida. O menor comprimento do rotor em comparação à eletrofiação em solução também é um fator que não pode ser ignorado.
Fluxo
O parâmetro mais importante que controla o diâmetro da fibra é a taxa de fluxo do polímero através do spinner. Em termos gerais, quanto maior a vazão, maior será o diâmetro da fibra.
Peso molecular
O peso molecular de um polímero também determina se ele pode ser fundido por eletrofiação. Polímeros lineares homogêneos abaixo de 30.000 g/mol resultarão em fibras de baixa qualidade, enquanto altos pesos moleculares acima de 100.000 g/mol terão dificuldade de fluir pelo rotor.
TensãoO ajuste da voltagem tem pouco efeito no diâmetro da fibra, mas é importante garantir que a voltagem seja otimizada para produzir fibras de alta qualidade.
Equipamento para eletrofiação por fusão
Existem muitos projetos para a fabricação de máquinas de eletrofiação por fusão, incluindo dispositivos montados vertical ou horizontalmente, e uma variedade de opções de fontes de calor, incluindo aquecedores elétricos, ar quente e aquecedores de circulação.
Materiais poliméricos envolvidos
A tecnologia de eletrofiação por fusão é usada principalmente para polímeros com pontos de fusão ou temperaturas de transição vítrea. Os polímeros eletrofiados de fusão comuns incluem:
Policaprolactona, ácido polilático, poli(ácido láctico-ácido glicólico), polimetacrilato, polietileno, polipropileno, etc.
Aplicações da eletrofiação por fusão
Engenharia de Tecidos
Na produção de materiais biomédicos, a eletrofiação por fusão é amplamente utilizada em pesquisas de engenharia de tecidos porque não requer o uso de solventes. As fibras produzidas pela tecnologia de eletrofiação por fusão podem formar uma boa estrutura para as células, promovendo assim o crescimento celular e a geração de matriz externa.
Entrega de medicamentos
A tecnologia de eletrofiação por fusão também pode ser usada para preparar fibras carregadas com fármacos. Esta nova tecnologia de formulação pode desempenhar um papel importante no controle da solubilidade de medicamentos e combina as vantagens da extrusão de solvente e da eletrofiação.
Escrita por Eletrofiação por Fusão (MEW)
A eletrofiação por fusão é um método de impressão 3D que permite a deposição precisa de fibras para produzir estruturas complexas controlando a velocidade do movimento do coletor.
Perspectivas futuras
O desenvolvimento contínuo da tecnologia de eletrofiação por fusão oferece infinitas possibilidades para a criação de novos materiais, o que pode não apenas mudar a face da ciência dos materiais, mas também ter um impacto profundo na otimização ambiental. No entanto, ao promover novas tecnologias, também devemos pensar: a futura tecnologia de materiais pode realmente se integrar ao desenvolvimento sustentável e beneficiar a humanidade?
