Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Kişisel Koruyucu Ekipmanlar için Polimerik Nano-Kompozit Liflerin Çözelti Üfleme İpliği

3.4K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/62283

⸱

18 Mart 2021

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

Bu makalede

Özet

Bu çalışmanın temel amacı, çözelti üflemeli eğirme (SBS) yoluyla tutarlı morfolojiye sahip polimerik fiber paspaslar hazırlamak için bir protokol tanımlamaktır. SBS'yi, nanopartikülleri bir polimer-elastomer matrisine dahil ederek, koruyucu malzemeler de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için yeni, ayarlanabilir, esnek polimerik fiber nanokompozitler geliştirmek için kullanmayı hedefliyoruz.

Özet

Hafif, koruyucu zırh sistemleri tipik olarak dokunmamış, tek yönlü bir laminat oluşturmak için elastik bir reçine malzemesi (bağlayıcı) ile yerinde tutulan yüksek modüllü (>109 MPa) ve yüksek mukavemetli polimerik liflerden oluşur. Yüksek mukavemetli liflerin mekanik özelliklerini iyileştirmeye önemli çabalar odaklanmış olsa da, bağlayıcı malzemelerin özelliklerini iyileştirmek için çok az çalışma yapılmıştır. Bu elastomerik polimer bağlayıcıların performansını artırmak için, çözelti üfleme eğirme olarak bilinen nispeten yeni ve basit bir üretim süreci kullanılmıştır. Bu teknik, nano ölçekten mikro ölçeğe kadar değişen ortalama çaplara sahip levhalar veya lif ağları üretebilir. Bunu başarmak için, polimer elastomer çözeltilerinden dokunmamış elyaf paspaslar üretmek için laboratuvarda bir çözelti üfleme eğirme (SBS) aparatı tasarlanmış ve üretilmiştir.

Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan bir bağlayıcı malzeme, tetrahidrofuran içinde çözünmüş bir stiren-bütadien-stiren blok-ko-polimer, silikon yağı ile kapsüllenmiş ve böylece SBS işlemi ile oluşturulan liflere dahil edilen demir oksit NP'ler gibi metalik nanopartiküller (NP'ler) eklenerek nanokompozit lif paspasları üretmek için kullanılmıştır. Bu çalışmada açıklanan protokol, polimer molar kütlesi, termodinamik olarak uygun çözücünün seçimi, çözeltideki polimer konsantrasyonu ve benzer deneylerin gerçekleştirilmesinde başkalarına yardımcı olmak için taşıyıcı gaz basıncı dahil olmak üzere SBS prosesinde yer alan çeşitli kritik parametrelerin etkilerini tartışacak ve ayrıca deney düzeneğinin konfigürasyonunu optimize etmek için rehberlik sağlayacaktır. Elde edilen dokunmamış elyaf paspasların yapısal bütünlüğü ve morfolojisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağıtıcı X-ışını spektroskopisi (EDS) yoluyla elementel X-ışını analizi kullanılarak incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı, SBS fiber paspasların yapısını ve morfolojisini optimize etmek için çeşitli deneysel parametrelerin ve malzeme seçimlerinin etkilerini değerlendirmektir.

Giriş

Birçok hafif, balistik, koruyucu zırh sistemi şu anda olağanüstü balistik direnç sağlayan yönlendirilmiş, ultra yüksek molar kütleli polietilen lifler veya aramidler gibi yüksek modüllü ve yüksek mukavemetli polimerik lifler kullanılarak inşa edilmektedir 1,2. Bu lifler, filament seviyesine nüfuz edebilen ve dokunmamış, tek yönlü bir laminat oluşturmak için lifleri 0 ° / 90 ° konfigürasyonda sabitleyebilen elastik bir reçine malzemesi (bağlayıcı) ile birlikte kullanılır. Polimer elastomer reçinesinin (bağlayıcı) yüzdesi, laminat yapısının yapısal bütünlüğünü ve antibalistik özelliklerini korumak için tek yönlü laminatın toplam ağırlığının%13'ünü geçmemelidir 3,4. Bağlayıcı, zırhın çok önemli bir bileşenidir, çünkü yüksek mukavemetli lifleri her laminat katmanı3 içinde düzgün bir şekilde yönlendirilmiş ve sıkıca paketlenmiş halde tutar. Vücut zırhı uygulamalarında bağlayıcı olarak yaygın olarak kullanılan elastomer malzemeler çok düşük çekme modülüne (örneğin, ~ 23 ° C'de ~ 17.2 MPa), düşük cam geçiş sıcaklığına (tercihen -50 ° C'nin altında), kopmada çok yüksek uzama (% 300'e kadar) sahiptir ve mükemmel yapışkan özellikler göstermelidir5.

Bu polimer elastomerlerin performansını artırmak için, vücut zırhı uygulamalarında bağlayıcı olarak kullanılabilecek lifli elastomer malzemeler oluşturmak için SBS yapıldı. SBS, farklı polimer / çözücü sistemlerinin kullanılmasına ve farklı son ürünlerin oluşturulmasına izin veren nispeten yeni, çok yönlü bir tekniktir 6,7,8,9,10,11,12,13. Bu basit işlem, nano ve mikro uzunluk ölçekleri 14,15,16,17,18'i kapsayan lif tabakaları veya ağlarını üretmek için konformal liflerin hem düzlemsel hem de düzlemsel olmayan substratlara hızlı (elektrospinning hızının 10 katı) birikmesini içerir. SBS malzemelerinin tıbbi ürünler, hava filtreleri, koruyucu ekipmanlar, sensörler, optik elektronik ve katalizörler 14,19,20'de çok sayıda uygulaması vardır. Küçük çaplı liflerin geliştirilmesi, yüzey alanı/hacim oranını büyük ölçüde artırabilir, bu da özellikle kişisel koruyucu ekipman alanında birçok uygulama için çok önemlidir. SBS tarafından üretilen liflerin çapı ve morfolojisi, polimerin molar kütlesine, çözeltideki polimer konsantrasyonuna, çözeltinin viskozitesine, polimer çözeltisi akış hızına, gaz basıncına, çalışma mesafesine ve püskürtme nozulunun çapına bağlıdır14,15,17.

SBS aparatının önemli bir özelliği, bir iç ve bir eşmerkezli dış nozuldan oluşan sprey nozuludur. Uçucu bir çözücü içinde çözünen polimer, iç nozuldan pompalanırken, basınçlı bir gaz dış nozuldan akar. Dış nozuldan çıkan yüksek hızlı gaz, iç nozuldan akan polimer çözeltisinin kesilmesine neden olur. Bu, sprey nozulundan çıkarken çözeltiyi konik bir şekil oluşturmaya zorlar. Koninin ucundaki yüzey gerilimi aşıldığında, ince bir polimer çözeltisi akışı dışarı atılır ve çözücü hızla buharlaşarak polimer iplikçiklerinin polimer lifler olarak birleşmesine ve birikmesine neden olur. Çözücü buharlaştıkça lifli bir yapının oluşumu, polimer molar kütlesine ve çözelti konsantrasyonuna büyük ölçüde bağlıdır. Lifler, çözeltideki polimer zincirleri kritik örtüşme konsantrasyonu (c*) olarak bilinen bir konsantrasyonda üst üste binmeye başladığında, zincir dolaşıklığı ile oluşur. Bu nedenle, seçilen polimer / çözücü sisteminin c * 'sinin üzerindeki polimer çözeltileri ile çalışmak gerekir. Ayrıca, bunu başarmak için kolay bir strateji, nispeten yüksek molar kütleye sahip polimerleri seçmektir. Daha yüksek molar kütleye sahip polimerler, literatürde açıklandığı gibi lifli yapıların oluşumundaki artışla doğrudan ilişkili olan polimer gevşeme sürelerini arttırmıştır21. SBS'de kullanılan parametrelerin birçoğu güçlü bir şekilde ilişkili olduğundan, bu çalışmanın amacı, nanopartikülleri lifli polimer-elastomer matrisine dahil ederek vücut zırhı uygulamalarında bulunan tipik bağlayıcı malzemeler için alternatif olarak kullanılacak ayarlanabilir ve esnek polimerik fiber nanokompozitlerin geliştirilmesine rehberlik etmektir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

NOT: Bu bölümde kullanılan ekipman, enstrümantasyon ve kimyasallarla ilgili ayrıntılar Malzeme Tablosunda bulunabilir. Bu protokolün tamamı, kuruma özgü prosedür ve süreçlere uyulmasını sağlamak için öncelikle kurumsal güvenlik departmanı/personeli tarafından gözden geçirilmeli ve onaylanmalıdır.

1. Uygun çözücü kullanılarak polimer çözeltisinin hazırlanması

NOT: Her kimyasal/malzeme ile birlikte kullanılacak uygun kişisel koruyucu ekipman (KKD) ile ilgili olarak üretici/tedarikçi güvenlik bilgi formlarına ve kurumun güvenlik departmanına/personeline danışın.

  1. Temiz ve küçük bir laboratuvar spatulası kullanın ve istenen miktarda (örneğin, ~ 2 g) kuru polimeri (poli(stiren-bütadien-stiren)) temiz, boş, 20 mL borosilikat cam şişeye aktarın. Şişeyi kapatın ve ortam laboratuvar koşullarında saklayın.
    NOT: Tetrahidrofuran (THF) içindeki poli(stiren-bütadien-stiren) için seçilen konsantrasyon yaklaşık 200 mg / mL idi. Bu konsantrasyon, bu protokol boyunca bir örnek olarak kullanılır; optimum konsantrasyon, kullanılan polimer/solvent sistemine bağlı olacaktır.
  2. Polimer numuneyi içeren borosilikat cam şişeyi kimyasal bir duman davlumbazına aktarın ve istenen çözücünün 10 mL'± 0,1 mL'lik pipeti, bu durumda THF, nominal olarak istenen 200 mg / mL konsantrasyonunu elde etmek için şişeye aktarın.
  3. Solvent (THF) kabını kapatın ve saklama dolabına aktarın. Polimer/solvent numunesini içeren borosilikat cam şişeyi birlikte verilen kapakla kapatın ve dikkatlice bir mikser/döndürücü üzerine monte edin.
  4. Polimer çözücü içinde tamamen çözünene kadar karışımı oda sıcaklığında 70 rpm'de bir rotatör kullanarak çalkalayın.
    NOT: Çözelti yaklaşık 60 dakika sonra net ve şeffaf görünür ve polimerin tamamen çözünmesini gösterir.
  5. Çözeltiyi SBS için çözünmüş gaz analizi (DGA) borosilikat cam şırıngasına aktarın.
    NOT: Polimer çözeltiler, borosilikat cam şişenin güvenli bir şekilde kapatılması ve açıklığın bir parafin balmumu filmi kullanılarak sarılması koşuluyla 72 saate kadar saklanabilir ve kullanılabilir. Ancak, SBS gerçekleştirmeden önce çözümler yeniden çalkalanmalıdır.

2. Viskozite ölçümü ile kritik örtüşen polimer konsantrasyonunun belirlenmesi

NOT: Bu adım, SBS sonrası genel lif kalitesini ve morfolojisini etkileyen önemli bir parametre olan kritik örtüşen polimer konsantrasyonunu belirlemek için burada verilmiştir. Ayrıntılar için temsili sonuçlara ve tartışma bölümlerine bakın.

  1. THF'de yaklaşık 10 mL hacimli polimer çözeltisinin sekiz nominal konsantrasyonunu (1 mg / mL, 3 mg / mL, 5 mg / mL, 10 mg / mL, 20 mg / mL, 30 mg / mL, 40 mg / mL, 50 mg / mL) hazırlayın. Çözümleri hazırlamak için 1.1 ve 1.2 numaralı adımlarda olduğu gibi aynı yordamı izleyin.
  2. Reometreyi ölçümler için hazırlayın.
    NOT: Tork, normal kuvvet ve faz açısı için rutin kalibrasyon ve doğrulama kontrolleri, aşağıdaki kurulum prosedüründen önce reometre üzerinde yapılmalıdır.
    1. Sıcaklık kontrolü için çevresel kontrol cihazını reometreye takın.
    2. Reometre geometrisini, yani gömme konsantrik silindirleri reometreye takın. İlk olarak, alt geometriyi (kap) çevresel kontrol cihazına ve ardından üst geometriyi (bob) dönüştürücü miline takın ve takın.
    3. Cihazın dokunmatik ekranını kullanarak normal kuvvet ve torku daral. Reometre yazılımının boşluk kontrol fonksiyonunu kullanarak geometri boşluğunu sıfırlayın. Örnek yükleme için yeterli alan sağlamak üzere sahne alanını kaldırın.
  3. Yüksek kaliteli, tek kullanımlık borosilikat cam pipet (~7 mL geometri için minimum numune hacmi) kullanarak polimer çözeltisini bardağa yükleyin. Ölçüm için boşluğu çalışma boşluğuna (3,6 mm) ayarlayın.
  4. Yaklaşık 25 °C'de yaklaşık 10 s-1 ila 100 s-1 arasında bir kesme hızı süpürme testi gerçekleştirin. Reometre yazılımında kararlı durum algılama işlevini etkinleştirin.
  5. Sonuç tablosunu dışa aktarın ve kararlı kesme viskozitelerinin ortalama değerini hesaplayın.
  6. Ortalama viskozite değerlerini polimer konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak çizin.

3. Polimer çözeltisinin / nanopartikül dispersiyonunun hazırlanması

NOT: Nanopartiküller (NP'ler) eklenmiş bir polimer çözeltisi hazırlamak için, nano muhafazalı (yüksek verimli-partikül-hava filtreli) bir davlumbazın içinde çalışın.

  1. Temiz, küçük bir laboratuvar spatula kullanın ve gerekli miktarda (örneğin, ~0,01 g) kuru NP tozu, örneğin demir oksit (Fe3O4) NP'ler, temiz bir 20 mL borosilikat cam şişeye tartın.
  2. Tek kullanımlık bir borosilikat cam pipet kullanarak istenen hacimde (örneğin, nominal olarak 10 mL) çözücü (örneğin, THF) ekleyin ve sağlanan kapağı kullanarak NP'ler/solvent karışımını içeren borosilikat cam şişeyi kapatın.
  3. Numuneyi bir vorteks karıştırıcıya aktarın ve NP'ler şişenin dibinde artık görünmeyene kadar 3.000 rpm'de oda sıcaklığında iyice çalkalayın. Nanopartiküllerin tam olarak dağılmasını sağlamak için şişeyi numuneyle birlikte derhal bir banyo sonikatörüne aktarın. Numunenin ısınmasını önlemek için, her sonikasyon adımı arasında 2-5 dakika bekleyerek, ~ 30 dakikalık aralıklarla dağılımı sonikleştirin.
  4. Daha sonra, kimyasal bir davlumbazın içinde çalışarak, NP dispersiyonuna istenen miktarda (örneğin, ~ 2 g) polimeri (örneğin, stiren-bütadien-stiren blok-ko-polimer) tartın ve ekleyin. Borosilikat cam şişeyi birlikte verilen kapakla kapatın ve oda sıcaklığında 70 rpm'de karıştırmak için bir rotatöre güvenli bir şekilde monte edin.
  5. Polimer/NP'ler/solvent numunesini yaklaşık 60 dakika boyunca veya polimer tamamen çözünene kadar iyice karıştırın.
    NOT: Karıştırmadan sonra, numune düzgün dağılmış NP'lere sahip viskoz bir sıvı olarak görünür ve büyük agregalar veya çökeltiler görünmez.
  6. Son olarak, karışımı SBS için bir DGA borosilikat cam şırıngaya aktarın.
    NOT: Dispersiyonun potansiyel aglomerasyonu veya dengesizleşmesi nedeniyle polimer NP çözeltilerinin SBS'den önce depolanması önerilmez.

4. Çözüm üfleme eğirme işlemi (SBS)

NOT: Bu işlem için önerilen KKD, koruyucu gözlükleri, laboratuvar önlüğünü ve nitril eldivenleri içerir; SBS aparatını kurmadan önce bunlar takılmalıdır. Kurulum ve işlem kimyasal bir başlık içinde yapılmalıdır. SBS aparatı, 0,3 mm'lik bir iç nozul (polimer çözeltisi için) ve 1 mm'lik bir kafa açıklığı (gaz için), bir şırınga pompa sistemi, bir kolektör, basınçlı azot (N2) gaz tüpü ve bir alüminyum muhafaza ile donatılmış ticari bir airbrush ünitesinden oluşur. İç nozul, airbrush'ın kafa açıklığından yaklaşık 0,5 mm çıkıntı yapar. SBS kurulumuyla ilgili ayrıntılar Şekil 1'de verilmiştir.

  1. İlk olarak, airbrush'ın yüksekliğini ve açısını, toplayıcıya bağlı seçilen alt tabakanın (cam mikroskop slaytı) merkezi ile hizalayacak şekilde ayarlayın ve yerine sabitleyin. Gaz tüpünün duvara montajına uygun şekilde sabitlendiğinden emin olun. Ardından, airbrush'ın gaz girişini N2 basınçlı gaz silindirine bağlayın.
  2. Gaz silindirindeki ana valfi açın ve istenen akışı elde etmek için basınç göstergesini izlerken attacjed gaz regülatörü valfini kullanarak basıncı yavaşça ayarlayın. Sistemden engelsiz akış olduğundan emin olun ve bağlantı noktalarındaki olası gaz sızıntılarını dikkatlice dinleyin. Potansiyel sızıntıları daha fazla araştırmak için bir sabun ve su çözeltisi kullanın ve gerekirse, sızıntıları ortadan kaldırmak için bağlantı parçalarına politetrafloroetilen (PTFE) bant uygulayın. Gaz akışı uygun şekilde ayarlandığında, gaz akışını durdurmak için gaz tüpü üzerindeki ana valfi kapatın.
  3. Donanımlı mengeneyi kullanarak substratı toplayıcı üzerine sabitleyin. Kollektörün yüksekliğini, airbrush'ın sprey yönüne ve desenine dik olarak hizalayacak şekilde ayarlayın, böylece malzeme alt tabaka üzerine birikecektir.
  4. Ardından, aşağıdaki adımlarda optimum çalışma mesafesini (nozul ve substrat arasındaki ayrım) belirlemeye yardımcı olması için toplayıcıyı airbrush nozulundan en uzak konumuna kaydırın.
  5. Kimyasal davlumbazın içinde çalışırken, hazırlanan polimer / NP'ler / çözücü karışımını borosilikat cam şişeden paslanmaz çelik bir iğne ile donatılmış 10 mL DGA borosilikat cam şırıngaya dikkatlice aktarın.
  6. Şırıngayı iğne yukarı bakacak şekilde tutarak, şırıngaya hafifçe dokunarak ve fazla havayı yerinden etmek için pistona yavaşça bastırarak numunedeki hava kabarcıklarını çıkarın. İğneyi çıkarın ve şırıngayı şırınga pompası ünitesine takın. Şırıngayı sabitleyin ve şırınganın çıkışından gelen PTFE tüpünü airbrush üzerindeki uygun girişe bağlayın.
  7. Ardından, şırınga-pompa ünitesi menüsünden istediğiniz enjeksiyon hızını seçin (örneğin, 0,5 mL / dak) veN2'nin airbrush'tan akmasına izin vermek için N2 gaz silindirindeki ana valfi yavaşça açın. Polimer / NP'ler / çözücü karışımını dağıtmak için hemen şırınga pompası ünitesini başlatın ve püskürtme işlemini başlatın.
  8. Püskürtme nozulundaki püskürtme desenini dikkatlice gözlemleyin ve tıkanma veya kısmi tıkanma olmadığından emin olun. Çözelti serbestçe püskürtülene kadar enjeksiyon hızını kademeli olarak artırın veya azaltın.
    NOT: Çok düşük veya yüksek enjeksiyon hızları tıkanmaya eğilimlidir. Optimum enjeksiyon hızı, çözeltinin viskozitesinin bir fonksiyonudur ve yüksek veya düşük polimer çözeltisinin konsantrasyonları için ayarlanması gerekebilir.
  9. Daha sonra, toplayıcının konumunu, malzeme substrat üzerinde birikinceye kadar airbrush'a doğru kaydırarak çözücü buharlaşmasına izin vermek için kullanılan polimer / çözücü sistemi için istenen çalışma mesafesine ayarlayın.
    NOT: Kollektör airbrush püskürtme nozuluna çok yakınsa, yetersiz buharlaşma süresi sıvı polimer çözeltisinin alt tabaka üzerine çökelmesine neden olur. Kollektör çok uzaktaysa, substrat üzerine çok sınırlı veya hiç malzeme birikmeyecektir. THF'deki poli(stiren-bütadien-stiren) çözeltiler için uygun çalışma mesafesi 8 cm ile 12 cm arasındadır.
  10. İstenilen miktarda malzeme substrat üzerinde biriktiğinde, önce şırınga pompası ünitesini durdurun ve ardındanN2 gaz silindiri üzerindeki ana valfi hemen kapatın.

5. SBS fiber paspasların SEM ile analizi

  1. Elektron ışını altındaki yüzey şarj etkilerini azaltmak için fiber paspasları Au/Pd gibi iletken bir malzeme ile kaplamak için bir püskürtme kaplayıcı kullanın.
    NOT: 4-5 nm kaplama kalınlığı yeterli olacaktır.
  2. Fiber paspas örneklerini bir SEM'e yükleyin ve 2-5 kV'luk hızlandırıcı bir voltaj ve 0,1-0,2 nA'lık bir akım kullanarak görüntüleyin. Gerektiğinde şarj etkilerine karşı koymak için şarj nötralizasyon ayarlarını uygulayın.
  3. Fiber malzemelerin farklı özelliklerini yakalamak için ikincil bir elektron dedektörü veya geri saçılan bir elektron dedektörü kullanın.
  4. Farklı elementlerin karakteristik X-ışınlarını, polimerik fiber paspasların içine gömülü demir oksit NP'lerin göstergesi olan demir (Fe) varlığının belirlenmesine izin verecek bir enerji spektrumuna ayırmak için bir enerji dağıtıcı (EDS) dedektörü kullanın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Bu çalışmada, nano ve mikro ölçekte poli(stiren-bütadien-stiren) liflerden oluşan dokunmamış elyaf paspaslar, demir oksit NP'lerin varlığı ile ve yokluğunda sentezlenmiştir. Elyaf oluşturmak için, SBS parametreleri kullanılan polimer / çözücü sistemi için dikkatlice seçilmelidir. Çözünmüş polimerin molar kütlesi ve çözelti konsantrasyonu, SBS işlemi tarafından üretilen yapıların morfolojisini kontrol etmede kritik öneme sahiptir. Bu çalışmada, yaklaşık 185.000 g/mol molar kütle ve 25 °C'de 0.94 g/mL yoğunluk ile poli(sti...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Burada açıklanan yöntem, çözelti üflemeli eğirme olarak bilinen nispeten yeni bir teknikle polimer elastomer nanokompozit fiber paspasların üretilmesi için bir protokol sağlar. Bu teknik, liflerin nano ölçekte üretilmesine izin verir ve atmosferik basınç ve oda sıcaklığı27 altında gerçekleştirilebildiği için elektrospinning işlemi gibi diğer köklü tekniklere göre çeşitli avantajlara sahiptir. Ayrıca, SBS yerel çevresel değişikliklere (sıcaklık veya nem) karşı oldukça hassas değildir ve sert veya t...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Bu makalede kullanılan prosedürlerin tam açıklaması, belirli ticari ürünlerin ve tedarikçilerinin tanımlanmasını gerektirir. Bu tür bilgilerin dahil edilmesi, hiçbir şekilde, bu tür ürünlerin veya tedarikçilerin NIST tarafından onaylandığını veya NIST tarafından önerildiğini veya açıklanan amaçlar için mutlaka en iyi malzemeler, araçlar, yazılımlar veya tedarikçiler olduklarını gösterdiği şeklinde yorumlanmamalıdır.

Teşekkürler

Yazarlar, çözelti üflemeli eğirme aparatının imalatına yaptığı önemli katkılardan dolayı Bay Dwight D. Barry'ye teşekkür etmek ister. Zois Tsinas ve Ran Tao, sırasıyla # 70NANB20H007 ve # 70NANB15H112 Ödülleri kapsamında Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nden fon almayı kabul etmek istiyor.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
45 MM Takım Yapıcı MengeneTormach A.Ş.32547Alt tabakayı kollektöre sabitlemek için
ARES-G2 ReometreTA Instruments401000.501Reometre
Branson Ultrasonik M Serisi - Ultrasonik Temizleme BanyosuFisher Scientific15-336-100Nanopartikülleri dağıtmak için
Cadence Science  Micro-Mate Değiştirilebilir ŞırıngaFisher Scientific14-825-2ACam Şırınga 1/5 mL'de 5 mL, Luer Kilit
Ucu Kimyasal başlıkHerhangi bir şirket
Corning - Tek Kullanımlık Pastör Cam PipetSigma AldrichCLS7095D5X-200EASteril Olmayan
DWK Yaşam Bilimleri  Wheaton - Cam Sintilasyon FlakonFisher Scientific03-341-25G20 mL kapaklı
FEI Quanta 200 Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM)FEIGörüntüleme örnekleri için
Demir Oksit Nanopowder/NanopartiküllerUS Research Nanomaterials, inc.US3320Fe3O4, %98, 20-3- nm, Silikon yağı Kaplı
KD Scientific Legato 100 Tek Şırınga PompasıSigma AldrichZ401358-1EATek şırınga infüzyon pompası
Master Airbrush - Model S68TCP GlobalMAS S68Nozul/iğne çapı: 0,35 mm
Mettler Toledo AB265-S/FACT TeraziCole-Parmer ScientificEW-11333-14Polimer ve  Nanopartiküller
N2 Gaz RegülatörüHerhangi bir şirket
NanomuhafazaHerhangi bir şirket
Optik Mikroskopi Cam SlaytlarFisher Scientific12-550-A3Fiber mat biriktirme için alt tabaka olarak kullanılır
OSP Oluklu Bob, 33 mmTA Instruments402796.902Bob, üst geometri
OSP Oluklu Çift Boşluklu Kap, 34 mmTA Aletler402782.901Çift cidarlı kap, alt geometri
Oxford BenchMate Dijital Vorteks Karıştırıcı PipetVM-DKarıştırma çözeltileri için 4.200 rpm'ye kadar derecelendirilmiş
Oxford Benchmate Tüp RuloPipetOTR-24DRNumune karıştırıcı/döndürücü
Polistiren-blok-polibütadien-blok-polistirenSigma Aldrich432490-1KGstiren 30 ağırlıkça %, Mw ~ 185.000 g/mol
SEM Pin Saplama Numune Dağı TedPella, Inc.1611918 mm çap x 8 mm yükseklik
SpatulaVWR82027-532Test malzemelerini yüklemek için
Tetrahidrofuran (THF)Fisher ScientificT425-1çözücü, HPLC sınıfı
TRIOSTA Instrumentsv4.3.1.39215Reometre yazılımı

Kaynaklar

  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Fiber Mat MorfolojisiDemir Oksit Nanopartik lleriPolimer KonsantrasyonuTaramal Elektron MikroskobuEnerji Da l ml SpektroskopiTa y c Gaz Bas ncDokumas z Fiber Matlar
Kişisel Koruyucu Ekipmanlar için Polimerik Nano-Kompozit Liflerin Çözelti Üfleme İpliği
Bize ulaşın
Kütüphaneye tavsiye et

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Telif hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.