Het combineren van twee tweelingtechnologieën – elektrospinning en elektrospraying – om nieuwe nanomaterialen te fabriceren is een urgent onderzoeksgebied voor materiaalwetenschappers en biomedische ingenieurs, volgens een nieuw artikel van professor Hu Jinlian van de City University of Hong Kong (CityUHK), gepubliceerd in Materie .

Electrospinning en electrospraying-synergisme (ESS) kunnen een positieve impact hebben op diverse sectoren, van bio-engineering en textieltechnologie tot medische behandelingen, defensietechnologie, intelligente productie tot energieconversie, betoogt professor Hu, die onderzoek doet naar electrospinning, electrospraying, nanovezels, nanomaterialen, de menselijke gezondheid en functionele membranen. .

"Deze sterk geïntegreerde ESS-technologie heeft de afgelopen tien jaar veel aandacht gekregen van wetenschappers, maar we worden nu geconfronteerd met een kritieke knelpuntperiode en zien verborgen problemen als gevolg van de snelle ontwikkeling in de afgelopen tien jaar", legt professor Hu uit, directeur van het Laboratory of Wearable Materials for Healthcare en heeft een gezamenlijke benoeming bij CityUHK's Department of Materials Science and Engineering en Department of Biomedical Engineering.

EES-technologie heeft onvergelijkbare voordelen ten opzichte van andere micro-nano-materiaalvoorbereidingstechnologieën. Het biedt de mogelijkheid om de stappen te verminderen die nodig zijn bij technologieën voor de voorbereiding van micro-nanomaterialen, zoals 3D-printen, lithografie of andere chemische methoden; het biedt uitstekende beheersbaarheid van diameter, oriëntatie, morfologie, dichtheid, poriegrootte en chemische eigenschappen van nanovezels; en realiseert de perfecte combinatie van 1D-vezel en 0D/3D micro-nanodeeltjes.

De uitdagingen zijn echter talrijk. Ze omvatten de behoefte aan meer systematische generalisatie, samenvatting en classificatie, en de ontkoppeling tussen de onderzoeksgemeenschap en de industrie.

Hu betoogt dat de focus van lopend onderzoek naar het combineren van mechanismen voor elektrospinnen en elektrosproeien de neiging heeft om de kwestie van de synergie van de twee processen te vermijden en in plaats daarvan de nadruk legt op de twee afzonderlijke technologieën, waarbij de voordelen worden verdoezeld die kunnen worden behaald door de mogelijke coördinatie en samenwerking tussen de twee processen. twee.

"Als het concept van EES-technologie kan worden veralgemeend, zal het wetenschappers ongetwijfeld nieuwe ideeën geven en veel onderzoeken inspireren. Op zijn beurt kan het ook de iteratie en upgrade van EES-technologie krachtig bevorderen", betoogt professor Hu.

De zaak In het artikel "Electrospinning and electrospraying synergism:Twins-tech collaboratie over dimensies" wordt uitgelegd dat electrospraying en electrospinning fundamenteel vergelijkbare processen zijn. Er zijn echter verschillen.

"E-spinning-technologie wordt vaak gebruikt als constructiemethode voor de hoofdconstructie. Opgemerkt moet worden dat e-spinning-technologie soms kan worden gebruikt voor oppervlaktemodificatie of regelingsdoeleinden. E-spraying-technologie wordt over het algemeen gebruikt als controle- of modificatiemiddel van materiaaleigenschappen”, zegt professor Hu.

Wat zal EES in de toekomst creëren?

Ten eerste zal de EES-technologie de bereiding van micro-nanocomposietmaterialen aanzienlijk verrijken. Het zal mogelijk zijn om complexe structuren te vervaardigen die moeilijk te verkrijgen zijn met traditionele chemische methoden, wat essentieel is bij katalyse, het laden van medicijnen en biologische detectie.

Ten tweede zal de EES-technologie een revolutie teweegbrengen op het gebied van functionele kleding. Het geven van speciale functies aan kleding, zoals waterdicht maken, koelen/verwarmen, anti-ultraviolet, gezondheidsdetectie, enz., zal een trend worden in de ontwikkeling van grondstoffen.

Bovendien zullen industriële assemblagelijnen van EES-apparatuur de fabriek binnenkomen en de toeleveringsketens voltooien, terwijl er geleidelijk verkoopkanalen zullen verschijnen.

Door de twee processen samen te gebruiken in plaats van afzonderlijk, kunnen onderzoekers bijdragen aan verschillende gebieden, bijvoorbeeld op het gebied van de natuurlijke omgeving, door zuivering, terugwinning en hergebruik van waterbronnen met behulp van poreuze membraanmaterialen.

Naast het zuiveren van vervuild water kunnen nanovezelmembranen op basis van de EES-strategie worden gebruikt voor het opvangen van water, waarbij waterdamp uit de omgeving direct wordt omgezet in schoon water. Toepassingen van EES op het gebied van energieverbruik, menselijke gezondheid en functionele membranen zijn ook mogelijk.

“EES-technologie is de afgelopen twintig jaar een belangrijk middel geworden voor het vervaardigen van functionele composietmaterialen op micro-nanoschaal. Dit is een kritieke periode voor het vermogen ervan om grote uitdagingen te overwinnen en richting toekomstig succes te gaan. We moeten een open, ondernemende en innovatieve mentaliteit om de volgende ronde van de technologische EES-revolutie te bevorderen", besluit professor Hu.

Meer informatie: Kwestie (2024). DOI:10.1016/j.matt.2024.01.009

Journaalinformatie: Kwestie

Aangeboden door de stadsuniversiteit van Hong Kong