Mohan Edirisinghe leder ett team av forskare vid University College London som studerar tillverkningen av polymera nanofibrer och mikrofibrer - mycket tunna fibrer som består av polymerer. Gruppen beskriver en studie som jämför tillverkningstekniker för dessa fibrer utan användning av elektriska fält i Tillämpad fysik recensioner .

För applikationer som sträcker sig från byggnadsställningar för vävnadsteknik och läkemedelsleverans till bakteriell och viral luftfiltrering, polymerfibrer kan vävas till textilliknande strukturer med de egenskaper som krävs för uppgiften. Beroende på användning, olika fibertjocklekar kan vara nödvändiga. Men förmågan att tillverka tunna fibrer med konsekventa egenskaper är viktig.

"När du har tunnare fibrer, du använder mindre material, och du kan väva en väv – oavsett om det är en vävnadsteknisk ställning eller en filtreringsställning – mycket bättre, sa Edirisinghe. "Du kan lägga fler fibertrådar i det du väver."

För att studera effekterna av olika parametrar på fibertillverkning, forskarna jämförde egenskaperna hos fibrer som skapats på olika sätt. Det konventionella sättet att tillverka fibrer är genom en process som kallas centrifugalspinning. Vid centrifugalspinning, polymerlösningen placeras i en reservoar. När behållaren roteras med höga hastigheter, polymerlösningen sprutar ut i form av fina fibrer.

Edirisinghe och hans team jämförde detta med en metod som de uppfann och utvecklade som kallas tryckgyrering. Det fungerar i stort sett på samma sätt som centrifugalspinning, men med en nyckelskillnad. Högtrycksgas appliceras inuti det roterande kärlet under tillverkningsprocessen.

De fann att ökad rotationshastighet i båda teknikerna och att öka det applicerade trycket i tryckgyreringstekniken båda leder till tunnare, mer konsekventa fibrer.

"Trycket gör en jäkla stor skillnad, " sa Edirisinghe.

För industriella tillämpningar, polymerfibrer måste tillverkas i större kvantiteter och på ett sätt som säkerställer enhetlighet från kruka till kruka. För att ta itu med dessa problem, forskarna var också intresserade av att se hur polymeren betedde sig inuti kärlet medan fibrerna tillverkades. För första gången, de tillverkade fibrerna i en genomskinlig kruka och använde en höghastighetskamera för att ta bilder under processen. De jämförde också beteendet med teoretiska förutsägelser.

I framtiden, gruppen planerar att automatisera tillverkningsprocessen för att göra dessa nanofibrer med optimal tjocklek och minimalt avfall. Dessutom, de arbetar med att hitta sätt att göra materialet starkare och mer lämpat för biomedicinska tillämpningar genom att göra fibrer med ett annat inre och ett bioaktivt yttre.

"Om du tar den här tekniken till textilier där du kan belägga fibern med något annat smart avkänningsmaterial, du kan göra mirakel med dem, " sa Edirisinghe. "Det finns massor av möjligheter!"