Un gruppo di ricercatori della Scuola Tecnica Superiore di Ingegneria dell'Università di Siviglia ha ottenuto filamenti e fibre da liquidi altamente viscosi con la tecnologia che solitamente viene utilizzata per produrre gocce. Attraverso le loro ricerche, hanno scoperto le condizioni necessarie per la formazione di filamenti con spessori inferiori a 50 micrometri.

Gli esperti riferiscono che c'è un momento in cui un polimero allo stato liquido, in particolare uno che è stato lavorato da glicole polietilenico, che è ampiamente utilizzato nell'industria - mostra una maggiore elasticità tale che, invece di rompersi e formare gocce, il liquido sperimenta lo stiramento, che forma i filamenti. Il processo di generazione di questi filamenti è controllato da parametri come il peso molecolare del polimero e la sua concentrazione nel liquido, così come la pressione che viene utilizzata nel dispositivo.

Per questo studio, i ricercatori hanno utilizzato la tecnologia di sfocatura del flusso. Questa tecnologia, sviluppato dal professore dell'Università di Siviglia Alfonso Gañán Calvo, è un metodo altamente efficiente per atomizzare liquidi chiamato nebulizzazione.

Questa tecnologia consiste nell'utilizzare una corrente d'aria per frantumare un liquido e produrre gocce allo stesso modo dei sistemi di nebulizzazione che vengono utilizzati per rinfrescare i terrazzi in estate. I dispositivi di sfocatura del flusso sono molto efficienti perché incanalano l'energia contenuta nella corrente del gas per la generazione di gocce mediante una vigorosa miscelazione con il liquido, evitare perdite con altri meccanismi.

Inoltre, è stato dimostrato che i dispositivi di sfocatura a flusso pneumatico producono fino a 50 volte più superficie per ogni litro di liquido nebulizzato. Ciò si traduce in gocce fino a 50 volte più piccole rispetto a quando si utilizzano altri atomizzatori. Ciò è dovuto al fatto che i nebulizzatori a flusso sfocato concentrano l'energia a tal punto da essere in grado di atomizzare sostanze viscose come la vernice, o, come in questo caso, soluzioni polimeriche ad alta concentrazione.

"Utilizzando una telecamera ad alta velocità in grado di registrare un milione di immagini al secondo, possiamo osservare che in determinate condizioni di utilizzo con dispositivi di sfocatura del flusso, le soluzioni di glicole polietilenico e le soluzioni di altri polimeri non formano gocce, ma frammento in sottili 'fili' che, quando trasportato da una corrente d'aria, allungarsi mentre lasciano l'atomizzatore. Il diametro di questi filamenti è ridotto, in parte perché il polietilenglicole è un liquido viscoelastico che assottiglia il taglio. Ciò significa che quando si allunga, diventa meno viscoso, in modo che diventi sempre più facile allungare, " spiega Luis Modesto López, Docente dell'Università di Siviglia e autore dello studio.

Fibre polimeriche a 3 kg/ora

I polimeri sono comuni nei prodotti commerciali. Tra i polimeri naturali più comuni ci sono la seta, sughero, cellulosa e amido. I polimeri sintetici si trovano generalmente come rivestimenti che forniscono funzionalità specifiche ai materiali, Per esempio, rendendoli resistenti all'umidità o alla corrosione.

"Nel mondo di oggi, c'è un grande interesse scientifico e tecnologico nell'uso delle fibre polimeriche per realizzare:strutture per la progettazione di materiali artificiali biocompatibili, superfici con proprietà antibatteriche, materiali per la somministrazione mirata di farmaci, materiali tessili protettivi in ​​grado di bloccare alcune sostanze specifiche, o come materiale di rinforzo. Però, la produzione su scala industriale di questi materiali significa produrli in grandi quantità. Questo studio assume particolare rilevanza in quanto fornisce una base per lo sviluppo di un nuovo processo che consentirà di produrre filamenti e fibre polimeriche a livelli elevati, dell'ordine di 3kg/ora utilizzando un semplice nebulizzatore, mentre con le tecniche più comuni in uso corrente, sono prodotti al ritmo di 1 g/ora, " aggiunge il ricercatore.

Un'altra applicazione potrebbe essere nel campo della stampa 3D, dato che ciò che fa questa tecnologia è gestire un polimero. Inoltre, lo studio ha un'ampia varietà di applicazioni nel campo della scienza dei materiali, in quanto apre le porte alla produzione di un'ampia varietà di materiali compositi.