Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Przędzenie z rozdmuchiwaniem polimerowych włókien nanokompozytowych do środków ochrony indywidualnej

3.4K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/62283

⸱

18 marca 2021

 ,  , 
1Material Measurement Laboratory, National Institute of Standards and Technology, 2Theiss Research, 3Department of Chemical Engineering, Texas Tech University

W tym artykule

Podsumowanie

Głównym celem tego badania jest opisanie protokołu przygotowania mat z włókien polimerowych o spójnej morfologii za pomocą przędzenia z rozdmuchiwaniem roztworu (SBS). Naszym celem jest wykorzystanie SBS do opracowania nowatorskich, przestrajalnych, elastycznych nanokompozytów z włókien polimerowych do różnych zastosowań, w tym materiałów ochronnych, poprzez włączenie nanocząstek do matrycy polimerowo-elastomerowej.

Streszczenie

Lekkie, ochronne systemy pancerza zazwyczaj składają się z wysokomodułowych (>10>9 MPa) i wysokowytrzymałych włókien polimerowych utrzymywanych na miejscu za pomocą elastycznego materiału żywicznego (spoiwa), tworząc nietkany, jednokierunkowy laminat. Podczas gdy znaczne wysiłki skupiły się na poprawie właściwości mechanicznych włókien o wysokiej wytrzymałości, podjęto niewiele prac w celu poprawy właściwości materiałów wiążących. Aby poprawić wydajność tych elastomerowych spoiw polimerowych, zastosowano stosunkowo nowy i prosty proces wytwarzania, znany jako przędzenie z rozdmuchiwaniem roztworu. Technika ta jest w stanie wytworzyć arkusze lub wstęgi włókien o średnich średnicach od nanoskali do mikroskali. Aby to osiągnąć, w laboratorium zaprojektowano i zbudowano aparat do przędzenia z rozdmuchiwaniem roztworu (SBS) do wytwarzania mat z włóknin z roztworów elastomerów polimerowych.

W tym badaniu, powszechnie używany materiał wiążący, blok-kopolimer styren-butadien-styren rozpuszczony w tetrahydrofuranie, został użyty do produkcji nanokompozytowych mat z włókien poprzez dodanie metalicznych nanocząstek (NP), takich jak NP tlenku żelaza, które zostały zamknięte w oleju silikonowym i tym samym włączone do włókien powstałych w procesie SBS. Protokół opisany w tej pracy omówi wpływ różnych krytycznych parametrów związanych z procesem SBS, w tym masę molową polimeru, wybór termodynamicznie odpowiedniego rozpuszczalnika, stężenie polimeru w roztworze i ciśnienie gazu nośnego, aby pomóc innym w przeprowadzaniu podobnych eksperymentów, a także udzieli wskazówek dotyczących optymalizacji konfiguracji układu eksperymentalnego. Integralność strukturalną i morfologię otrzymanych mat z włókien włókninowych zbadano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) i analizy pierwiastkowego promieniowania rentgenowskiego za pomocą spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii (EDS). Celem tego badania jest ocena wpływu różnych parametrów eksperymentalnych i doboru materiałów w celu optymalizacji struktury i morfologii mat włóknistych SBS.

Wprowadzenie

Wiele lekkich, balistycznych, ochronnych systemów pancerza jest obecnie konstruowanych przy użyciu wysokomodułowych i wytrzymałych włókien polimerowych, takich jak zorientowane włókna polietylenowe o ultra wysokiej masie molowej lub aramidy, które zapewniają wyjątkową odporność balistyczną1,2. Włókna te są używane w połączeniu z elastycznym materiałem żywicznym (spoiwem), który może przenikać do poziomu włókna i zabezpieczać włókna w konfiguracji 0°/90°, tworząc włókninę, jednokierunkowy laminat. Zawartość procentowa żywicy z elastomeru polimerowego (spoiwa) nie powinna przekraczać 13% całkowitej masy laminatu jednokierunkowego, aby zachować integralność strukturalną i właściwości antybalistyczne struktury laminatu3,4. Spoiwo jest bardzo ważnym składnikiem pancerza, ponieważ utrzymuje włókna o wysokiej wytrzymałości w odpowiedniej orientacji i szczelnie upakowane w każdej warstwie laminatu3. Materiały elastomerowe powszechnie stosowane jako spoiwa w zastosowaniach kamizelek kuloodpornych mają bardzo niski moduł wytrzymałości na rozciąganie (np. ~17,2 MPa przy ~23 °C), niską temperaturę zeszklenia (najlepiej poniżej -50 °C), bardzo duże wydłużenie przy zerwaniu (nawet do 300%) i muszą wykazywać doskonałe właściwości adhezyjne5.

Aby poprawić wydajność tych elastomerów polimerowych, SBS został wykonany w celu stworzenia materiałów z elastomerów włóknistych, które mogą być używane jako spoiwa w zastosowaniach w kamizelkach kuloodpornych. SBS jest stosunkowo nową, wszechstronną techniką pozwalającą na stosowanie różnych systemów polimerowo-rozpuszczalnikowych i tworzenie różnych produktów końcowych6,7,8,9,10,11,12,13. Ten prosty proces polega na szybkim (10 razy szybszym niż elektroprzędzenie) osadzaniu włókien konforemnych zarówno na płaskich, jak i niepłaskich podłożach w celu wytworzenia arkuszy lub wstęg włókien, które obejmują skale długości nano i mikro14,15,16,17,18. Materiały SBS mają liczne zastosowania w produktach medycznych, filtrach powietrza, sprzęcie ochronnym, czujnikach, elektronice optycznej i katalizatorach14,19,20. Opracowanie włókien o małej średnicy może drastycznie zwiększyć stosunek powierzchni do objętości, co jest bardzo ważne w wielu zastosowaniach, zwłaszcza w dziedzinie środków ochrony osobistej. Średnica i morfologia włókien generowanych przez SBS zależą od masy molowej polimeru, stężenia polimeru w roztworze, lepkości roztworu, natężenia przepływu roztworu polimeru, ciśnienia gazu, odległości roboczej i średnicy dyszy rozpylającej14,15,17.

Ważną cechą aparatu SBS jest dysza natryskowa składająca się z dyszy wewnętrznej i koncentrycznej dyszy zewnętrznej. Polimer rozpuszczony w lotnym rozpuszczalniku jest pompowany przez dyszę wewnętrzną, podczas gdy gaz pod ciśnieniem przepływa przez dyszę zewnętrzną. Gaz o dużej prędkości wychodzący z dyszy zewnętrznej indukuje ścinanie roztworu polimeru przepływającego przez dyszę wewnętrzną. Zmusza to roztwór do uformowania stożkowego kształtu po wyjściu z dyszy natryskowej. Po pokonaniu napięcia powierzchniowego na końcu stożka wyrzucany jest drobny strumień roztworu polimeru, a rozpuszczalnik szybko odparowuje, powodując koalescencję pasm polimerowych i osadzanie się jako włókna polimerowe. Tworzenie się struktury włóknistej w miarę odparowywania rozpuszczalnika silnie zależy od masy molowej polimeru i stężenia roztworu. Włókna powstają w wyniku splątania łańcucha, gdy łańcuchy polimerowe w roztworze zaczynają nakładać się na siebie w stężeniu znanym jako krytyczne stężenie nakładania się (c*). W związku z tym konieczna jest praca z roztworami polimerowymi powyżej c* wybranego układu polimer/rozpuszczalnik. Łatwą strategią do osiągnięcia tego celu jest również wybór polimerów o stosunkowo dużej masie molowej. Polimery o większej masie molowej mają wydłużony czas relaksacji polimeru, co jest bezpośrednio związane ze wzrostem tworzenia struktur włóknistych, jak opisano w literaturze21. Ponieważ wiele parametrów stosowanych w SBS jest silnie skorelowanych, celem niniejszej pracy jest dostarczenie wskazówek dotyczących opracowania przestrajalnych i elastycznych nanokompozytów z włókien polimerowych, które mogą być stosowane jako alternatywa dla typowych materiałów wiążących stosowanych w kamizelkach kuloodpornych poprzez włączenie nanocząstek do włóknistej matrycy polimerowo-elastomerowej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

UWAGA: Szczegóły dotyczące sprzętu, oprzyrządowania i chemikaliów używanych w tej sekcji można znaleźć w Tabeli Materiałów. Cały ten protokół powinien najpierw zostać przejrzany i zatwierdzony przez instytucjonalny departament/personel ds. bezpieczeństwa, aby zapewnić przestrzeganie procedur i procesów specyficznych dla danej instytucji.

1. Przygotowanie roztworu polimeru przy użyciu odpowiedniego rozpuszczalnika

UWAGA: Skonsultuj się z kartami charakterystyki producenta/dostawcy oraz z działem/personelem instytucji ds. bezpieczeństwa w sprawie odpowiedniego sprzętu ochrony osobistej (PPE) do stosowania z każdą substancją chemiczną/materiałem.

  1. Użyj czystej, małej szpatułki laboratoryjnej i przenieś żądaną ilość (np. ~2 g) suchego polimeru (poli(styren-butadien-styren)) do czystej, pustej fiolki ze szkła borokrzemianowego o pojemności 20 ml. Zamknąć fiolkę i przechowywać w temperaturze laboratoryjnej, w temperaturze otoczenia.
    UWAGA: Wybrane stężenie poli(styren-butadien-styren) w tetrahydrofuranie (THF) wynosiło około 200 mg/ml. Stężenie to jest używane jako przykład w całym protokole; Optymalne stężenie będzie zależało od zastosowanego systemu polimer/rozpuszczalnik.
  2. Przenieść fiolkę ze szkła borokrzemianowego zawierającą próbkę polimeru do dygestorium chemicznego i odpipetować 10 ml ± 0,1 ml pożądanego rozpuszczalnika, w tym przypadku THF, do fiolki w celu uzyskania pożądanego stężenia nominalnie 200 mg/ml.
  3. Zamknij pojemnik z rozpuszczalnikiem (THF) i przenieś go do szafki do przechowywania. Zakryj fiolkę ze szkła borokrzemianowego zawierającą próbkę polimeru/rozpuszczalnika dołączoną pokrywką i ostrożnie zamontuj ją na mieszalniku/rotatorze.
  4. Mieszać mieszaninę w temperaturze pokojowej za pomocą rotatora z prędkością 70 obr./min, aż polimer całkowicie rozpuści się w rozpuszczalniku.
    UWAGA: Roztwór staje się klarowny i przezroczysty po około 60 minutach, co oznacza całkowite rozpuszczenie polimeru.
  5. Przenieść roztwór do strzykawki ze szkła borokrzemianowego do analizy rozpuszczonych gazów (DGA) do SBS.
    UWAGA: Roztwory polimerów mogą być przechowywane i używane do 72 godzin, pod warunkiem, że fiolka ze szkła borokrzemianowego jest bezpiecznie zakręcona, a otwór jest owinięty folią z wosku parafinowego. Jednak roztwory muszą być ponownie wymieszane przed wykonaniem SBS.

2. Wyznaczanie krytycznego stężenia polimeru nakładającego się na siebie za pomocą pomiaru lepkości

UWAGA: Ten krok jest tutaj przewidziany do określenia krytycznego stężenia polimeru nakładającego się, co jest ważnym parametrem wpływającym na ogólną jakość i morfologię włókien po SBS. Szczegółowe informacje można znaleźć w sekcjach dotyczących reprezentatywnych wyników i dyskusji.

  1. Przygotować osiem stężeń nominalnych (1 mg/ml, 3 mg/ml, 5 mg/ml, 10 mg/mL, 20 mg/ml, 30 mg/mL, 40 mg/mL, 50 mg/mL) roztworu polimeru w THF o przybliżonej objętości 10 ml. Postępuj zgodnie z tą samą procedurą, co w krokach 1.1 i 1.2, aby przygotować roztwory.
  2. Przygotuj reometr do pomiarów.
    UWAGA: Przed poniższą procedurą konfiguracji należy przeprowadzić rutynową kalibrację i weryfikację momentu obrotowego, siły normalnej i kąta fazowego na reometrze.
    1. Zainstaluj urządzenie do kontroli środowiska na reometrze w celu kontroli temperatury.
    2. Zamontuj geometrię reometru, tj. wpuszczone koncentryczne cylindry na reometrze. Najpierw włóż i zainstaluj dolną geometrię (miseczkę) w urządzeniu do kontroli środowiska, a następnie górną geometrię (bob) na wale przetwornika.
    3. Taruj normalną siłę i moment obrotowy za pomocą ekranu dotykowego przyrządu. Wyzeruj szczelinę geometryczną za pomocą funkcji kontroli szczeliny w oprogramowaniu reometru. Podnieś stolik, aby zapewnić wystarczająco dużo miejsca na załadowanie próbki.
  3. Załaduj roztwór polimeru do kubka za pomocą wysokiej jakości, jednorazowej pipety ze szkła borokrzemianowego (minimalna objętość próbki dla geometrii ~7 ml). Ustaw odstęp do szczeliny roboczej (3.6 mm) do pomiaru.
  4. Wykonaj test przemiatania szybkości ścinania od około 10 s-1 do 100 s-1 w temperaturze około 25 °C. Włącz funkcję wykrywania w stanie ustalonym w oprogramowaniu reometru.
  5. Wyeksportuj tabelę wyników i oblicz średnią wartość lepkości przy stałym ścinaniu.
  6. Wykreślić uśrednione wartości lepkości w funkcji stężenia polimeru.

3. Przygotowanie roztworu polimeru/dyspersji nanocząstek

UWAGA: Aby przygotować roztwór polimeru z dodanymi nanocząstkami (NP), pracuj wewnątrz kaptura z nano-obudową (filtrowaną powietrzem o wysokiej wydajności).

  1. Użyj czystej, małej szpatułki laboratoryjnej i zważ wymaganą ilość (np. ~0,01 g) suchego proszku NP, np. NP tlenku żelaza (Fe3O4 ), do czystej fiolki ze szkła borokrzemianowego o pojemności 20 ml.
  2. Dodać żądaną objętość (np. nominalnie 10 ml) rozpuszczalnika (np. THF) za pomocą jednorazowej pipety ze szkła borokrzemianowego i zakryć fiolkę ze szkła borokrzemianowego zawierającą mieszaninę NPs/rozpuszczalnik za pomocą dołączonej pokrywki.
  3. Przenieść próbkę do mieszalnika wirowego i dokładnie zamieszać w temperaturze pokojowej przy 3 000 obr./min, aż NP przestaną być widoczne na dnie fiolki. Natychmiast przenieś fiolkę z próbką do sonografu do kąpieli, aby zapewnić pełną dyspersję nanocząstek. Aby zapobiec nagrzewaniu się próbki, należy poddać dyspersję sonikacji w ~30 minutowych odstępach, odczekując 2-5 minut między każdym etapem sonikacji.
  4. Następnie, pracując wewnątrz okapu chemicznego, zważyć i dodać żądaną ilość (np. ~2 g) polimeru (np. kopolimeru blokowego styren-butadien-styren) do dyspersji NP. Uszczelnij fiolkę ze szkła borokrzemianowego dołączoną pokrywką i zamontuj ją bezpiecznie na rotatorze do mieszania z prędkością 70 obr./min w temperaturze pokojowej.
  5. Dokładnie wymieszać próbkę polimeru/NPs/rozpuszczalnika przez około 60 minut lub do momentu całkowitego rozpuszczenia polimeru.
    UWAGA: Po wymieszaniu próbka ma postać lepkiej cieczy z równomiernie zdyspergowanymi nanocząsteczkami i nie są widoczne duże agregaty ani osady.
  6. Na koniec przenieść mieszaninę do strzykawki ze szkła borokrzemianowego DGA do SBS.
    UWAGA: Nie zaleca się przechowywania roztworów polimerowych NP przed SBS ze względu na potencjalną aglomerację lub destabilizację dyspersji.

4. Proces przędzenia z rozdmuchiwaniem roztworu (SBS)

UWAGA: Sugerowane środki ochrony osobistej do tego procesu obejmują gogle ochronne, fartuch laboratoryjny i rękawice nitrylowe; powinny one być założone przed ustawieniem aparatu SBS. Konfiguracja i proces powinny być wykonywane wewnątrz okapu chemicznego. Aparat SBS składa się z komercyjnego zespołu aerografu wyposażonego w dyszę wewnętrzną 0,3 mm (dla roztworu polimeru) i otwór głowicy 1 mm (dla gazu), systemu pompy strzykawkowej, kolektora, butli z azotem pod ciśnieniem (N2) i aluminiowej obudowy. Dysza wewnętrzna wystaje około 0,5 mm z otworu głowicy aerografu. Szczegóły dotyczące konfiguracji SBS znajdują się w Rysunek 1.

  1. Najpierw dostosuj wysokość i kąt aerografu, aby wyrównać się ze środkiem wybranego podłoża (szklanego szkiełka mikroskopowego) przymocowanego do kolektora i zabezpiecz go na miejscu. Upewnij się, że butla z gazem jest prawidłowo przymocowana do uchwytu ściennego. Następnie podłącz wlot gazu aerografu do butli z gazem pod ciśnieniem N2.
  2. Włącz główny zawór na butli gazowej i powoli reguluj ciśnienie za pomocą dołączonego zaworu regulatora gazu, jednocześnie monitorując manometr, aby osiągnąć żądany przepływ. Upewnij się, że system ma swobodny, niezakłócony przepływ i uważnie nasłuchuj, czy nie ma potencjalnych wycieków gazu w punktach połączeń. Użyj roztworu mydła i wody, aby dokładniej zbadać potencjalne wycieki, a jeśli to konieczne, nałóż taśmę politetrafluoroetylenową (PTFE) na złączki, aby wyeliminować wszelkie nieszczelności. Gdy przepływ gazu zostanie prawidłowo wyregulowany, zamknij główny zawór na butli z gazem, aby zatrzymać przepływ gazu.
  3. Zabezpiecz podłoże na kolektorze za pomocą wyposażonego imadła. Dostosuj wysokość kolektora, aby wyrównać prostopadle do kierunku natrysku i wzoru aerografu, tak aby materiał został osadzony na podłożu.
  4. Następnie przesuń kolektor do najdalszej pozycji z dala od dyszy aerografu, aby pomóc w określeniu optymalnej odległości roboczej (separacji między dyszą a podłożem) w kolejnych krokach.
  5. Pracując wewnątrz kaptura chemicznego, ostrożnie przenieś przygotowaną mieszaninę polimerów/NPs/rozpuszczalników z fiolki ze szkła borokrzemianowego do 10 ml strzykawki ze szkła borokrzemianowego DGA wyposażonej w igłę ze stali nierdzewnej.
  6. Usunąć wszelkie pęcherzyki powietrza z próbki, trzymając strzykawkę z igłą skierowaną do góry, delikatnie stukając w strzykawkę i powoli wciskając tłok, aby usunąć nadmiar powietrza. Odłączyć igłę i podłączyć strzykawkę do zespołu pompy strzykawkowej. Zabezpiecz strzykawkę i podłącz rurkę PTFE wychodzącą z wylotu strzykawki do odpowiedniego wlotu w aerografie.
  7. Następnie wybierz żądaną szybkość wtrysku z menu zespołu strzykawka-pompa (np. 0,5 ml/min) i powoli otwórz główny zawór na butli z gazem N2, aby umożliwić przepływ N2 przez aerograf. Natychmiast uruchom zespół strzykawka-pompa, aby dozować mieszaninę polimeru/NPs/rozpuszczalnika i rozpocznij proces rozpylania.
  8. Uważnie obserwuj wzór natryskiwania na dyszy natryskowej i upewnij się, że nie ma zatorów lub częściowych zatkań. Stopniowo zwiększaj lub zmniejszaj szybkość wstrzykiwania, aż roztwór zacznie się swobodnie rozpylać.
    UWAGA: Bardzo niskie lub wysokie dawki wtrysku są podatne na zatykanie. Optymalna szybkość wtryskiwania zależy od lepkości roztworu i może być konieczne dostosowanie do wysokich lub niskich stężeń roztworu polimerowego.
  9. Następnie dostosuj położenie kolektora do żądanej odległości roboczej dla systemu polimer/rozpuszczalnik używanego do umożliwienia odparowania rozpuszczalnika, przesuwając go w kierunku aerografu, aż materiał osadzi się na podłożu.
    UWAGA: Jeśli kolektor znajduje się zbyt blisko dyszy rozpylającej aerografu, niewystarczający czas parowania spowoduje osadzanie się ciekłego roztworu polimeru na podłożu. Jeśli kolektor znajduje się zbyt daleko, na podłożu osadza się bardzo ograniczony materiał lub nie osadza się go wcale. W przypadku roztworów poli(styren-butadien-styren) w THF odpowiednia odległość robocza wynosi od 8 cm do 12 cm.
  10. Gdy żądana ilość materiału osadzi się na podłożu, należy najpierw zatrzymać zespół strzykawko-pompowy, a następnie natychmiast zamknąć główny zawór na butli z gazem N2.

5. Analiza mat włóknistych SBS przez SEM

  1. Użyj napylarki, aby pokryć maty włókniste materiałem przewodzącym, takim jak Au/Pd, aby złagodzić efekty ładowania powierzchniowego pod wiązką elektronów.
    UWAGA: Wystarczy grubość powłoki 4-5 nm.
  2. Załaduj próbki maty światłowodowej do SEM i zobrazuj je za pomocą napięcia przyspieszającego 2-5 kV i prądu 0,1-0,2 nA. Zastosuj ustawienia neutralizacji ładunku, aby w razie potrzeby przeciwdziałać efektom ładowania.
  3. Użyj wtórnego detektora elektronów lub detektora elektronów wstecznie rozproszonych, aby uchwycić różne cechy materiałów światłowodowych.
  4. Użyj detektora dyspersji energii (EDS), aby rozdzielić charakterystyczne promienie rentgenowskie różnych pierwiastków w widmo energii, które pozwoli na określenie obecności żelaza (Fe), wskazującego na NP tlenku żelaza osadzone w matach z włókien polimerowych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

W niniejszym badaniu zsyntetyzowano włókniste maty nietkane składające się z włókien poli(styren-butadien-styrenu) w skali nano i mikro, z dodatkiem oraz bez dodatku nanocząsteczek tlenku żelaza. Aby uformować włókna, parametry SBS muszą zostać starannie dobrane do zastosowanego układu polimer/rozpuszczalnik. Masa molowa rozpuszczonego polimeru oraz stężenie roztworu mają krytyczne znaczenie dla kontroli morfologii struktur wytwarzanych w procesie SBS. W badaniu tym zastosowano kopolimer blokowy poli(styren-butadien-styr...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Opisana w niniejszym dokumencie metoda zapewnia protokół wytwarzania mat z włókien nanokompozytowych z elastomeru polimerowego za pomocą stosunkowo nowej techniki znanej jako przędzenie z rozdmuchiwaniem roztworu. Technika ta pozwala na wytwarzanie włókien w nanoskali i ma kilka zalet w porównaniu z innymi dobrze znanymi technikami, takimi jak proces elektroprzędzenia, ponieważ można ją przeprowadzić pod ciśnieniem atmosferycznym i w temperaturze pokojowej27. Ponadto SBS nie jest wysoce podatny na...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Pełny opis procedur zastosowanych w niniejszym opracowaniu wymaga identyfikacji niektórych produktów handlowych i ich dostawców. Zamieszczenie takich informacji nie powinno być w żaden sposób interpretowane jako wskazanie, że takie produkty lub dostawcy są popierani przez NIST lub są rekomendowani przez NIST lub że są to koniecznie najlepsze materiały, instrumenty, oprogramowanie lub dostawcy do opisanych celów.

Podziękowania

Autorzy chcieliby podziękować Panu Dwightowi D. Barry'emu za jego ważny wkład w produkcję urządzenia do przędzenia z rozdmuchiwaniem. Zois Tsinas i Ran Tao pragną podziękować za dofinansowanie z National Institute of Standards and Technology w ramach nagród # 70NANB20H007 i # 70NANB15H112, odpowiednio.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
45 MM Imadło narzędzioweTormach Inc.32547Do mocowania podłoża na kolektorze
ARES-G2 ReometrTA Instruments401000.501Reometr
Branson Ultrasonics M Series - Ultradźwiękowa kąpiel czyszczącaFisher Scientific15-336-100Do dyspersji nanocząstek
Nauka o kadencji  Micro-Mate Wymienna strzykawkaFisher Scientific14-825-2ASzklana strzykawka 5 ml w 1/5 ml, końcówka Luer Lock
Kaptur chemicznyDowolna firma
Corning - Jednorazowa szklana pipeta PasteuraSigma AldrichCLS7095D5X-200EANiesterylna
DWK Nauki Przyrodnicze  Wheaton - Szklana fiolka scyntylacyjnaFisher Scientific03-341-25G20 ml z
nakrętką FEI Quanta 200 Skaningowy mikroskop elektronowy (SEM)FEIDo próbkowania
próbek Nanoproszek/nanocząstki tlenku żelazaUS Research Nanomaterials, inc.US3320Fe3O4, 98%, 20-3- nm, Powlekana olejem silikonowym
Pompa jednostrzykawkowa KD Scientific Legato 100Sigma AldrichZ401358-1EAPojedyncza strzykawkowa pompa infuzyjna
Master Airbrush - Model S68TCP GlobalMAS S68Średnica dyszy/igły: 0,35 mm
Waga Mettler Toledo AB265-S/FACTCole-Parmer ScientificEW-11333-14Do ważenia polimerów i  Nanocząsteczki
Regulator gazu N2Dowolna firma
NanoenclosureDowolna firma
Mikroskopia optyczna SzkiełkaFisher Scientific12-550-A3Stosowany jako podłoże do osadzania maty włóknistej
OSP Szczelinowy Bob, 33 mmTA Instrumenty402796.902Bob, górna geometria
OSP Szczelinowy kubek z podwójną szczeliną, 34 mmTA Instrumenty402782.901Kubek o podwójnych ściankach, dolna geometria
BenchMate Digital VortexMixer PipetaVM-DZnamionowa do 4 200 obr./min, do mieszania roztworów
Pipeta rolkowa Oxford BenchmateOTR-24DRMieszalnik/rotator próbek
Polistyren-blok-polibutadien-blok-polistyrenSigma Aldrich432490-1KGstyren 30 wag., Mw ~ 185 000 g/mol
SEM Pin Stub Próbka MocowanieTed Pella Inc.16119Średnica 18 mm x wysokość 8 mm
SzpatułkaVWR82027-532Do obciążenia materiałów testowych
Tetrahydrofuran (THF)Rozpuszczalnik Fisher ScientificT425-1, klasa HPLC
TRIOSTA Instrumentsv4.3.1.39215Oprogramowanie reometru
podstawowe Oxford

Bibliografia

  1. Lee, B. L., et al. Penetration failure mechanisms of armor-grade fiber composites under impact. Journal of Composite Materials. 35 (18), 1605-1633 (2001).
  2. Prevorsek, D. C., Kwon, Y. D., Chin, H. B. Analysis of the temperature rise in the projectile and extended chain polyethylene fiber composite armor during ballistic impact and penetration. Polymer Engineering and Science. 34 (2), 141-152 (1994).
  3. U.S. Patent. , 7,148,162 (2006).
  4. U.S. Patent. , 5,437,905 (1995).
  5. Flexible multi-layered armor. Patent No. WO/1989. , 001125 (1989).
  6. Cena, C., et al. BSCCO superconductor micro/nanofibers produced by solution blow-spinning technique. Ceramics International. 43 (10), 7663-7667 (2017).
  7. Miller, C. L., Stafford, G., Sigmon, N., Gilmore, J. A. Conductive nonwoven carbon nanotube-PLA composite nanofibers towards wound sensors via solution blow spinning. IEEE Transactions on Nanobioscience. 18 (2), 244-247 (2019).
  8. Iorio, M., et al. Conformational changes on PMMA induced by the presence of TiO 2 nanoparticles and the processing by Solution Blow Spinning. Colloid and Polymer Science. 296 (3), 461-469 (2018).
  9. Martínez-Sanz, M., et al. Antimicrobial poly (lactic acid)-based nanofibres developed by solution blow spinning. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 15 (1), 616-627 (2015).
  10. Wang, H., et al. Highly flexible indium tin oxide nanofiber transparent electrodes by blow spinning. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (48), 32661-32666 (2016).
  11. Greenhalgh, R. D., et al. Hybrid sol-gel inorganic/gelatin porous fibres via solution blow spinning. Journal of Materials Science. 52 (15), 9066-9081 (2017).
  12. Gonzalez-Abrego, M., et al. Mesoporous titania nanofibers by solution blow spinning. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 81 (2), 468-474 (2017).
  13. Oliveira, J. E., Zucolotto, V., Mattoso, L. H., Medeiros, E. S. Multi-walled carbon nanotubes and poly (lactic acid) nanocomposite fibrous membranes prepared by solution blow spinning. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 12 (3), 2733-2741 (2012).
  14. Medeiros, E. S., Glenn, G. M., Klamczynski, A. P., Orts, W. J., Mattoso, L. H. Solution blow spinning: A new method to produce micro-and nanofibers from polymer solutions. Journal of Applied Polymer Science. 113 (4), 2322-2330 (2009).
  15. Vasireddi, R., et al. Solution blow spinning of polymer/nanocomposite micro-/nanofibers with tunable diameters and morphologies using a gas dynamic virtual nozzle. Scientific Reports. 9 (1), 1-10 (2019).
  16. Tutak, W., et al. The support of bone marrow stromal cell differentiation by airbrushed nanofiber scaffolds. Biomaterials. 34 (10), 2389-2398 (2013).
  17. Daristotle, J. L., Behrens, A. M., Sandler, A. D., Kofinas, P. A review of the fundamental principles and applications of solution blow spinning. ACS Applied Materials and Interfaces. 8 (51), 34951-34963 (2016).
  18. Hofmann, E., et al. Microfluidic nozzle device for ultrafine fiber solution blow spinning with precise diameter control. Lab on a Chip. 18 (15), 2225-2234 (2018).
  19. Behrens, A. M., et al. In situ deposition of PLGA nanofibers via solution blow spinning. ACS Macro Letters. 3 (3), 249-254 (2014).
  20. Vural, M., Behrens, A. M., Ayyub, O. B., Ayoub, J. J., Kofinas, P. Sprayable elastic conductors based on block copolymer silver nanoparticle composites. ACS Nano. 9 (1), 336-344 (2015).
  21. Srinivasan, S., Chhatre, S. S., Mabry, J. M., Cohen, R. E., McKinley, G. H. Solution spraying of poly (methyl methacrylate) blends to fabricate microtextured, superoleophobic surfaces. Polymer. 52 (14), 3209-3218 (2011).
  22. Flory, P. J. Principles of polymer chemistry. , Cornell University Press. (1953).
  23. Palangetic, L., et al. Dispersity and spinnability: Why highly polydisperse polymer solutions are desirable for electrospinning. Polymer. 55 (19), 4920-4931 (2014).
  24. Ying, Q., Chu, B. Overlap concentration of macromolecules in solution. Macromolecules. 20 (2), 362-366 (1987).
  25. Haro-Pérez, C., Andablo-Reyes, E., Díaz-Leyva, P., Arauz-Lara, J. L. Microrheology of viscoelastic fluids containing light-scattering inclusions. Physical Review E. 75 (4), 041505(2007).
  26. Thiele, J., et al. Early development drug formulation on a chip: Fabrication of nanoparticles using a microfluidic spray dryer. Lab on a Chip. 11 (14), 2362-2368 (2011).
  27. Zhao, J., Xiong, W., Yu, N., Yang, X. Continuous jetting of alginate microfiber in atmosphere based on a microfluidic chip. Micromachines. 8 (1), 8(2017).
  28. Jun, Y., Kang, E., Chae, S., Lee, S. H. Microfluidic spinning of micro-and nano-scale fibers for tissue engineering. Lab on a Chip. 14 (13), 2145-2160 (2014).
  29. Weng, B., Xu, F., Salinas, A., Lozano, K. Mass production of carbon nanotube reinforced poly (methyl methacrylate) nonwoven nanofiber mats. Carbon. 75, 217-226 (2014).
  30. Barton, A. F. Solubility parameters. Chemical Reviews. 75 (6), 731-753 (1975).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

Morfologia mat w knistychnanocz steczki tlenku elazast enie polimeruskaningowa mikroskopia elektronowaspektroskopia rentgenowska z dyspersj energiici nienie gazu no negoniewymuszane maty w kniste
Przędzenie z rozdmuchiwaniem polimerowych włókien nanokompozytowych do środków ochrony indywidualnej
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.