新概念 | 便攜式紡絲設備可實現點對點紡絲控制

發布日期：2017-08-16 作者：紡織(zhi)導報點擊：

紡(fang)制納米纖維(wei)的(de)(de)方(fang)法有很多，利用(yong)離心(xin)力(li)(li)、毛細管力(li)(li)、電場力(li)(li)、拉(la)伸力(li)(li)、吹(chui)塑、熔(rong)融和蒸發(fa)(fa)等方(fang)法，這些(xie)制作方(fang)法各有利弊(bi)，而且都(dou)需要繁重的(de)(de)設備和一定的(de)(de)室內條件。近日(ri)，哈佛(fo)大學研(yan)究人員開(kai)發(fa)(fa)出了一種輕巧(qiao)便攜的(de)(de)納米纖維(wei)紡(fang)絲裝置(zhi)，并將這項研(yan)究在《大分子材料與(yu)工程》上(shang)發(fa)(fa)表。

這種(zhong)便攜式納米(mi)(mi)紡絲(si)設備生(sheng)產效率高(gao)，而(er)且(qie)可以(yi)精確控制取(qu)向(xiang)，紡制的(de)納米(mi)(mi)纖維(wei)可用(yong)于戰場上的(de)傷口包袱、定制面料的(de)紡制等。研究(jiu)者(zhe)們(men)通過調(diao)整(zheng)纖維(wei)取(qu)向(xiang)和沉積方式，建造納米(mi)(mi)纖維(wei)支(zhi)架，這種(zhong)支(zhi)架可以(yi)模(mo)擬身體里高(gao)度(du)定向(xiang)的(de)組織，還(huan)可以(yi)設計出適(shi)合各種(zhong)形(xing)狀的(de)特殊服裝。

在(zai)哈佛大學實(shi)驗之前(qian)，已經有旋轉(zhuan)噴(pen)射紡(fang)絲(si)技(ji)術和浸沒式(shi)旋轉(zhuan)噴(pen)射紡(fang)絲(si)技(ji)術可以將(jiang)聚(ju)合(he)物和蛋白質(zhi)溶解(jie)，再利用離心力或沉淀方(fang)法將(jiang)聚(ju)合(he)物射流拉伸、固化成納米纖維，這些(xie)方(fang)法更利于批量生產DNA、尼龍、聚(ju)對苯二甲酰對苯二胺，但是這些(xie)制(zhi)(zhi)備手段還沒有實(shi)現便攜(xie)。最新的制(zhi)(zhi)造方(fang)法，拉伸紡(fang)絲(si)，用浸在(zai)聚(ju)合(he)物或蛋白質(zhi)容器中的高速旋轉(zhuan)鬃，拉出一(yi)小滴溶液進入噴(pen)射器，纖維以螺旋軌道運動，并且(qie)在(zai)從鬃毛分離之前(qian)凝固，進入收集(ji)器。

與(yu)其他(ta)紡絲(si)設備需(xu)要設置很多參數(shu)不同，這(zhe)種(zhong)拉伸紡絲(si)方法(fa)只需(xu)設置一個過程參數(shu)——設置控制纖維(wei)直徑的(de)(de)(de)溶液黏度，工藝參數(shu)的(de)(de)(de)簡單可大大簡化(hua)工作臺的(de)(de)(de)使用步驟從(cong)而提高設備的(de)(de)(de)適應(ying)性。

研究人員(yuan)展示了使用(yong)聚己內酯(zhi)和(he)明膠(jiao)纖維來控制肌肉(rou)組織生長(chang)和(he)作用(yong)于生物支(zhi)架(jia)的概念(nian)驗證應用(yong)，以及用(yong)于服(fu)裝的尼(ni)龍和(he)聚氨酯(zhi)纖維的紡(fang)制。

“這個簡單(dan)的(de)概念(nian)驗證研究證明了(le)該系(xi)統可(ke)點對點紡絲的(de)實用(yong)性(xing)，” 哈(ha)佛(fo)大學生物(wu)工程與應用(yong)物(wu)理學教授(shou) 和(he)疾病生物(wu)物(wu)理學組長(chang)主任Kit Parker說，“可(ke)定制生產(chan)的(de)納米纖維未來可(ke)以擴(kuo)展(zhan)到(dao)加工噴(pen)霧運(yun)動服用(yong)于逐漸加熱(re)或冷卻運(yun)動員身(shen)體，或紡制無菌(jun)繃帶(dai)直(zhi)接附著于傷口和(he)可(ke)局(ju)部變化機械性(xing)能(neng)的(de)織物(wu)。 ”

研究人員表明，穿著的服裝可(ke)以使(shi)用拉伸紡絲設備制作(zuo)。該(gai)(gai)團(tuan)隊將纖維網(wang)絡直(zhi)接應(ying)用于芭(ba)比娃(wa)娃(wa)的膝關節。目前這一(yi)應(ying)用仍處于概念性(xing)階段，這只是該(gai)(gai)團(tuan)隊對于便攜式(shi)紡絲應(ying)用的一(yi)點創想。