Att kombinera två tvillingtekniker – elektrospinning och elektrosprayning – för att tillverka nya nanomaterial är ett brådskande forskningsområde för materialvetare och biomedicinska ingenjörer, enligt en ny artikel av professor Hu Jinlian vid City University of Hong Kong (CityUHK) publicerad i Materia .
Elektrospinning och elektrospraysynergism (ESS) kan positivt påverka olika sektorer, från bioteknik och textilteknik till medicinsk behandling, försvarsteknik, intelligent tillverkning till energiomvandling, hävdar professor Hu, som forskar om elektrospinning, elektrosprayning, nanofibrer, nanomaterial, människors hälsa och funktionella membran. .
"Denna mycket integrerade ESS-teknik har fått stor uppmärksamhet från forskare under det senaste decenniet, men vi står nu inför en kritisk flaskhalsperiod och ser dolda problem på grund av den snabba utvecklingen under det senaste decenniet", förklarar professor Hu, som är direktör för Laboratory of Wearable Materials for Healthcare och har ett gemensamt uppdrag på CityUHKs institution för materialvetenskap och teknik och institutionen för biomedicinsk teknik.
EES-tekniken har ojämförliga fördelar jämfört med andra tekniker för beredning av mikronanomaterial. Det erbjuder att minska de steg som krävs i tekniker för beredning av mikronanomaterial, såsom 3D-utskrift, litografi eller andra kemiska metoder; det ger enastående kontrollerbarhet av diameter, orientering, morfologi, densitet, porstorlek och kemiska egenskaper hos nanofibrer; och realiserar den perfekta kombinationen av 1D-fiber och 0D/3D mikronano-partiklar.
Utmaningarna är dock många. De inkluderar ett behov av mer systematisk generalisering, sammanfattning och klassificering, och kopplingen mellan forskarsamhället och industrin.
Hu hävdar att fokus på pågående forskning om att kombinera elektrospinning och elektrospraymekanismer tenderar att undvika frågan om synergieffekterna mellan de två processerna och istället lyfter fram de två separata teknologierna, och överskuggar de fördelar som kan fångas av möjlig samordning och samarbete mellan två.
"Om begreppet EES-teknik kan generaliseras kommer det utan tvekan att ge forskare nya idéer och inspirera till många studier. I sin tur kan det också kraftfullt främja iterationen och uppgraderingen av EES-tekniken", hävdar professor Hu.
Materia papper "Electrospinning and electrospraying synergism:Twins-tech collaboration across dimensions" förklarar att elektrosprayning och elektrospinning i grunden är liknande processer. Det finns dock skillnader.
"E-spinningsteknik används ofta som konstruktionsmetod för huvudkonstruktionen. Det bör noteras att e-spinningsteknik ibland kan användas för ytmodifiering eller regleringsändamål. E-sprayteknik används i allmänhet som styr- eller modifieringsmedel av materialegenskaper", säger professor Hu.
För det första kommer EES-tekniken att avsevärt berika beredningen av mikronanokompositmaterial. Det kommer att vara möjligt att framställa komplexa strukturer som är svåra att erhålla med traditionella kemiska metoder, vilket är väsentligt vid katalys, läkemedelsladdning och biologisk detektion.
För det andra kommer EES-tekniken att revolutionera området funktionella kläder. Att ge kläder speciella funktioner, såsom vattentätning, kylning/uppvärmning, anti-ultraviolett, hälsodetektering, etc., kommer att bli en trend för varuutveckling.
Dessutom kommer industriella monteringslinjer för EES-utrustning att komma in i fabriken och kompletta leveranskedjor, medan försäljningskanaler gradvis kommer att dyka upp.
Genom att använda de två processerna tillsammans snarare än var för sig kan forskare bidra till flera områden, till exempel inom naturmiljöområdet, genom rening, återvinning och återanvändning av vattenresurser med hjälp av porösa membranmaterial.
Förutom att rena förorenat vatten kan nanofibermembran baserade på EES-strategin användas för vattenskörd, som direkt omvandlar vattenånga från miljön till rent vatten. Tillämpningar av EES inom energianvändning, människors hälsa och funktionella membran är också möjliga.
"EES-tekniken har blivit ett viktigt sätt att framställa funktionella kompositmaterial i mikronanoskala under de senaste 20 åren. Detta är en kritisk period för dess förmåga att övervinna stora utmaningar och gå mot framtida framgång. Vi bör ha en öppen, företagsam och innovativ mentalitet för att främja nästa omgång av den tekniska revolutionen för EES", avslutar professor Hu.
Mer information: Materia (2024). DOI:10.1016/j.matt.2024.01.009
Journalinformation: Ärge
Tillhandahålls av City University of Hong Kong
