U ovom blog postu ispitujemo strukturu i principe proizvodnje mikrovlakana te znanstveno istražujemo koliko učinkovito ovaj materijal zapravo može blokirati grinje i prašinu.
Jeste li čuli za posteljinu koja sprječava grinje i prašinu? To je nova tehnologija koja privlači pažnju u industriji odjeće i posteljine. Svatko tko je ikada pregledavao razne proizvode prilikom kupnje posteljine ili odjeće vjerojatno je čuo za ovaj proizvod i njegov materijal, mikrofibra.
Ultrafina vlakna odnose se na vlakna stoti dio debljine ljudske dlake. Kada se koriste u proizvodima, stvaraju zračne džepove manje od fine prašine ili grinja, ali veće od molekula zraka. To omogućuje vlaknastim proizvodima da održe prozračnost, a istovremeno pružaju barijeru koja sprječava prodiranje prašine i grinja. Ova funkcionalnost je posebno korisna za osobe koje pate od alergija i osobe s osjetljivom kožom. Budući da tkanina posjeduje prozračnost sličnu keramici, a istovremeno sprječava prianjanje fine prašine ili nastanjivanje grinja, široko se koristi u funkcionalnoj posteljini i odjeći. Dakle, kako se izrađuju ova vlakna, 100 puta finija od ljudske dlake?
Konvencionalna pređa proizvodi se punjenjem šuplje cilindrične cijevi tekućim polimernim materijalom, primjenom pritiska i istiskivanjem niti jednu po jednu, slično kao kod izrade rezanaca. Međutim, stvaranje mikrovlakana istom metodom zahtijeva prvu proizvodnju cijevi promjera od nekoliko desetaka nanometara, što je tehnički izuzetno teško. Stoga se mikrovlakna prvenstveno proizvode elektropredenjem, koje koristi električno polje, a ne mehaničku manipulaciju.
Elektrospinning je metoda koja primjenjuje visoki napon na tekuću sirovinu, uzrokujući da se molekule koje tvore tvar međusobno odbijaju. Materija se sastoji od bezbroj čestica koje se nazivaju molekule. Kada se na materijal primijeni visoki napon, te molekule su pogođene i postaju električno nabijene. Slično je kao što vaš glas prirodno postaje glasniji na bučnim mjestima poput koncertnih dvorana ili tržnica. U jako naelektriziranom području, molekule također postaju električno nabijene, stvarajući elektrostatički fenomen. Molekule dobivaju isti naboj, a slični naboji se međusobno odbijaju. Posljedično, odguruju se. Suprotno tome, u tekućem stanju, molekule također posjeduju privlačnu silu među sobom. To je zbog površinske napetosti, koja uzrokuje da se molekule grupiraju kako bi se smanjila površina. Kada odbojna sila uzrokovana nabojima postane jača od površinske napetosti koja želi da molekule ostanu grupirane, tekućina više ne može ostati grupirana i raspršuje se. Zato se raspršuje u obliku kapljica tekućine. Ove raspršene kapljice tekućine postupno se skrućuju dok prolaze kroz zrak. Dok prolaze kroz zrak, prenose svoj naboj u atmosferu i postupno gube vlastiti naboj. Nakon što izgube dovoljnu količinu naboja, tok tih kapljica postaje nestabilan. Posljedično, tok se uvija u spiralu i izdužuje u oblik nalik niti. Tako nastaje nit, slično obliku koji crta vrpca gimnastičara s vrpcom. Ovaj fenomen se nastavlja sve dok kapljica ne dosegne visokonaponsku ploču postavljenu na određenoj udaljenosti od mjesta gdje je tekućina bila električno nabijena.
Proces stvaranja nanovlakana elektropredenjem posjeduje izvanredna svojstva. Prilikom predenja pređe konvencionalnim strojevima, potrebno je uvesti različite strojeve s različitim specifikacijama kako bi se proizvele pređe različitih debljina. Međutim, elektropredenje u potpunosti eliminira tu potrebu. Kod elektropredenja, debljina niti kontrolira se isključivo podešavanjem primijenjenog napona. Viši napon daje finije niti jer veći napon isporučuje više energije. To je analogno ispuštanju krhkog predmeta s veće visine, što uzrokuje njegovo razbijanje na manje komadiće. Tekućina koja prima visoku energiju od napona nosi jači naboj i doživljava veće odbijanje. Ovo snažno odbijanje prevladava sile koje uzrokuju zgrušavanje tekućina, omogućujući im da se rasprše u manje kapljice.
Još jedna prednost elektropredenja je njegova sposobnost kombiniranja različitih materijala kako bi se dobile nove funkcionalnosti. Na primjer, stvaranje nanovlakana s dodanim antimikrobnim sredstvima može suzbiti rast bakterija i gljivica, kao i grinja kućne prašine. Ova vlakna, kombinirajući različite materijale i funkcionalnosti, nalaze široku primjenu izvan posteljine - od medicinskih materijala i sportske odjeće do industrijskih filtera. Igraju vitalnu ulogu u poboljšanju kvalitete našeg života.
Nesvjesno koristimo mnoge proizvode od mikrovlakana u svakodnevnom životu. Koriste se u raznim funkcionalnim proizvodima, od posteljine otporne na grinje i funkcionalne sportske odjeće do ručnika za uklanjanje prašine. Svi ovi funkcionalni proizvodi nastali su iz male promjene u razmišljanju: pretvaranja fizičke sile u električnu silu. Vidjeti to navodi nas na razmišljanje kako bi se svijet mogao promijeniti ako se u budućnosti razviju revolucionarnije metode, što bi dovelo do još finijih i specijaliziranijih pređa. Napredak u znanosti i tehnologiji donosi inovacije čak i u najmanje dijelove našeg svakodnevnog života, a novi materijali poput mikrovlakana nastavit će dokazivati svoju vrijednost u raznim područjima.
