Nanowłókna można produkować szybciej i łatwiej, naśladując jedwabniki

Nanowłókna mają coraz więcej zastosowań, począwszy od opatrunków na rany, przez filtry powietrza, aż po wysokowytrzymałe materiały kompozytowe.

Jedwabniki produkujące kokon
Jedwabniki produkujące kokon | fot. Depositphotos

Naukowcy opracowali teraz szybszą i prostszą metodę wytwarzania tych włókien, zainspirowaną naturą – zachowaniem jedwabników. Używają one własnej lepkiej śliny do przędzenia kokonów, ale można naśladować ten proces w warunkach laboratoryjnych. Według naukowców z chińskiego Uniwersytetu Sichuan, istniejące metody produkcji nanowłókien, takie jak elektroprzędzenie, są albo skomplikowane, powolne, albo powodują zbrylanie się włókien. Z kolei jedwabnik szybko i łatwo wytwarza własne, wysokiej jakości ultracienkie włókna jedwabiu. Robi to po prostu wydzielając lepką ślinę na powierzchnię, a następnie odciągając głowę do tyłu, wciągając ślinę w długą nitkę. Naukowcy z Syczuanu powtórzyli ten proces w technice znanej jako przędzenie pod kontrolą mikroadhezji (MAG, z agn. microadhesion-guided).

Zobacz także: Biomateriał inspirowany śluzem przyśpiesza naprawę ścięgien

Polega ona na wbiciu szeregu mikroigieł w kawałek pianki nasączonej roztworem politlenku etylenu, a następnie wyciągnięcie ich z powrotem. Gdy igły są wycofywane, każda z nich wyciąga cienką nitkę polimeru z gąbki. Te nici szybko wysychają, po czym można je przyciąć i użyć.

Co więcej, naśladując różne sposoby, w jakie jedwabnik porusza głową podczas produkcji włókien jedwabiu, możliwe jest również tworzenie różnych rodzajów nanowłókien za pomocą techniki przędzenia MAG.

Na przykład, jeśli igły są po prostu wyciągane prosto z gąbki, wszystkie włókna są proste i wyrównane. Jeśli jednak układ igieł jest kołysany lub wibrowany, włókna sieciują się ze sobą. A jeśli macierz zostanie obrócona w jedną lub drugą stronę podczas odciągania, wszystkie nanowłókna skręcają się razem, tworząc jedno większe włókno.

W rzeczywistości, w zależności od rodzaju wymaganych nanowłókien, stwierdzono, że układ mikroigieł nie zawsze jest konieczny.

Po prostu łącząc ze sobą dwie gąbki nasączone polimerem, a następnie rozsuwając je, naukowcy byli w stanie wyprodukować proste nanowłókna, które wykorzystano do stworzenia natychmiastowego bandaża umieszczanego na skórze osoby. Jako dodatkowy bonus, antybiotyk, który został dodany do polimeru, pozwolił bandażowi na zahamowanie wzrostu szkodliwych bakterii.

Artykuł na temat badań, którymi kierowali Yu Wang, Wei Yang i Xuewei Fu, został niedawno opublikowany w czasopiśmie Nano Letters. Proces przędzenia MAG pokazano na poniższym filmie.

➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!

źródło: Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne | New Atlas
zdjęcia wykorzystane we wpisie z Depositphotos