La creación de grandes cantidades de nanofibras poliméricas dispersas en líquido es un desafío que ha molestado a los investigadores durante años. Pero ingenieros e investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y una de sus empresas emergentes ahora han informado de un método que puede producir cantidades sin precedentes de nanofibras poliméricas. que tienen aplicaciones potenciales en filtración, baterías y andamios de celdas.

En un artículo publicado en línea en Materiales avanzados , los investigadores de NC State y colegas de la industria, incluida la empresa de nueva creación del estado de Carolina del Norte, Xanofi, describen el método que les permite fabricar nanofibras poliméricas a gran escala.

El método, perfeccionado después de casi una década de éxito creciente en la producción de micro y nanopartículas de diferentes formas, funciona tan simplemente como dejar caer una solución líquida de un polímero en un vaso de precipitados que contiene un cilindro giratorio. La glicerina, un líquido común y seguro que tiene muchos usos, se usa para cortar la solución de polímero dentro del vaso de precipitados junto con un antidisolvente como el agua. Cuando sacas el cilindro giratorio, dice el Dr. Orlin Velev, Profesor Invista de Ingeniería Química y Biomolecular en NC State y autor correspondiente del artículo que describe la investigación, encuentras una estera de nanofibras envuelta alrededor.

Cuando comenzaron a investigar el proceso de cizallamiento de líquidos, los investigadores crearon microrods de polímero, que podría tener varias aplicaciones útiles en espumas y productos de consumo. "Sin embargo, mientras investigábamos el proceso de cizalla, se nos ocurrió algo extraño. Descubrimos que estas varillas eran en realidad solo pedazos de fibras 'rotas', "Dijo Velev." No teníamos las condiciones perfectamente establecidas en ese momento. Si tiene las condiciones adecuadas, las fibras no se rompen ".

NC State patentó el proceso de cizallamiento líquido en 2006 y en una serie de patentes posteriores, mientras que Velev y sus colegas continuaron trabajando para perfeccionar el proceso y su resultado. Primero, crearon microfibras y nanocintas mientras investigaban el proceso. "Microfibras, nanobarras y nanocintas son interesantes y potencialmente útiles, pero realmente quieres nanofibras, Velev dijo:"Logramos esto durante la ampliación y comercialización de la tecnología".

Velev se comprometió con la Oficina de Transferencia de Tecnología del Estado de Carolina del Norte y el programa TEC (The Entrepreneurship Collaborative) de la universidad para comercializar los descubrimientos. Trabajaron con el experimentado empresario Miles Wright para iniciar una empresa llamada Xanofi para avanzar en la búsqueda de nanofibras y la forma más eficiente de producir cantidades masivas de ellas.

"Ahora podemos crear kilogramos de nanofibras por hora utilizando este sencillo proceso de flujo continuo, que cuando se amplía se convierte en un 'chorro de nanofibras, '", Dijo Velev." Dependiendo de las concentraciones de líquidos, polímeros y antisolventes, puede crear varios tipos de nanomateriales de diferentes formas y tamaños ".

"Las grandes cantidades son primordiales en la nanofabricación, por lo que todo lo escalable es importante "dijo Wright, el CEO de Xanofi y coautor del artículo. "Cuando producimos las nanofibras a través de un flujo continuo, obtenemos exactamente las mismas nanofibras que obtendría si estuviera produciendo pequeñas cantidades de ellas. La fabricación de estos materiales en líquido es ventajosa porque puede crear sustratos de nanofibras verdaderamente tridimensionales con muy, SUPERFICIE TOTAL MUY ALTA. Esto conduce a muchos productos mejorados que van desde filtros hasta andamios de celdas, bioenlaces imprimibles, separadores de batería, y muchos más ".