La creazione di grandi quantità di nanofibre polimeriche disperse in un liquido è una sfida che ha assillato i ricercatori per anni. Ma ingegneri e ricercatori della North Carolina State University e una delle sue start-up hanno ora segnalato un metodo in grado di produrre quantità senza precedenti di nanofibre polimeriche, che hanno potenziali applicazioni nella filtrazione, batterie e impalcature per celle.

In un articolo pubblicato online in Materiale avanzato , i ricercatori dello Stato NC e i colleghi dell'industria, tra cui la start-up Xanofi dello Stato NC, descrivere il metodo che consente loro di fabbricare nanofibre polimeriche su vasta scala.

Il metodo - messo a punto dopo quasi un decennio di crescente successo nella produzione di micro e nanoparticelle di forme diverse - funziona semplicemente come far cadere una soluzione liquida di un polimero in un bicchiere contenente un cilindro rotante. La glicerina - un liquido comune e sicuro che ha molti usi - viene utilizzata per tagliare la soluzione polimerica all'interno del becher insieme a un antisolvente come l'acqua. Quando si estrae il cilindro rotante, dice il dottor Orlin Velev, Professore Invista di ingegneria chimica e biomolecolare presso la NC State e l'autore corrispondente dell'articolo che descrive la ricerca, trovi un tappetino di nanofibre avvolto intorno ad esso.

Quando hanno iniziato a studiare il processo di taglio del liquido, i ricercatori hanno creato microbarre polimeriche, che potrebbero avere varie applicazioni utili nelle schiume e nei prodotti di consumo. "Però, mentre studiavamo il processo di taglio, abbiamo scoperto qualcosa di strano. Abbiamo scoperto che queste canne erano in realtà solo pezzi di fibre "rotte", " Velev ha detto. "Non avevamo le condizioni impostate perfettamente in quel momento. Se hai le condizioni giuste, le fibre non si rompono."

NC State ha brevettato il processo di taglio liquido nel 2006 e in una serie di brevetti successivi mentre Velev ei suoi colleghi hanno continuato a lavorare per perfezionare il processo e il suo risultato. Primo, hanno creato microfibre e nanonastri mentre studiavano il processo. "Microfibre, nanobarre e nanonastri sono interessanti e potenzialmente utili, ma tu vuoi davvero le nanofibre, " ha detto Velev. "Abbiamo raggiunto questo obiettivo durante l'espansione e la commercializzazione della tecnologia".

Velev si è impegnato con l'Ufficio per il trasferimento tecnologico dello Stato NC e il programma TEC (The Entrepreneurship Collaborative) dell'università per commercializzare le scoperte. Hanno lavorato con l'esperto imprenditore Miles Wright per avviare una società chiamata Xanofi per far progredire la ricerca delle nanofibre e il modo più efficiente per produrne grandi quantità.

"Ora possiamo creare chilogrammi di nanofibre all'ora utilizzando questo semplice processo a flusso continuo, che una volta ingrandito diventa un 'nanofiber gusher, '", ha detto Velev. "A seconda delle concentrazioni di liquidi, polimeri e antisolventi, puoi creare più tipi di nanomateriali di diverse forme e dimensioni."

"Le grandi quantità sono fondamentali nella nanoproduzione, quindi tutto ciò che è scalabile è importante, " ha detto Wright, l'amministratore delegato di Xanofi e un coautore del documento. "Quando produciamo le nanofibre tramite flusso continuo, otteniamo esattamente le stesse nanofibre che otterresti se ne producessi piccole quantità. La fabbricazione di questi materiali in liquido è vantaggiosa perché è possibile creare substrati in nanofibra veramente tridimensionali con molto, superficie complessiva molto elevata. Questo porta a molti prodotti migliorati che vanno dai filtri agli scaffold cellulari, bioinchiostri stampabili, separatori di batterie, e molti altri ancora".