Fakulta textilní

Permanent URI for this community

https://dspace.tul.cz/handle/15240/172283

Browse

Browsing Fakulta textilní by Subject "AC electrospinning; tvar vlny; Frekvence; Nanovlákna; Morfologie; Produktivita; polykaprolakton; Benigní rozpouštědla; Léčba plazmou."

Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Item
    Studies on the spinnability and surface modification of polycaprolactone nanofibers produced by AC electrospinning
    (2020-02-12) Sivan, Manikandan; Lukáš David, prof. RNDr. CSc. :55119
    Stejnosměrné (DC) vysoké napětí je široce používáno v technologii elektrostatického zvlákňování k vytváření elektrostatických vláken z různých polymerních kapalin nebo tavenin. Ačkoli má střídavé vysoké napětí jedinečné vlastnosti, jako je to, že může být dodáváno v různých tvarech a frekvencích, vytváří kompaktní vláknitou vlečku a funguje bez elektricky aktivního kolektoru, jeho dopad využití na elektrozvlákňovatelnost polymeru zůstává nejasný. Prvním cílem je tedy studovat AC zvlákňování polykaprolaktonu (PCL) jako funkci různých méně toxických rozpouštědel, koncentrace polymeru a AC vysokého napětí. PCL byl vybrán kvůli jeho potenciálnímu využití v širokém spektru aplikací biomedicínského a tkáňového inženýrství. K výrobě nanovláken PCL se tradičně používají systémy vysoce toxických těkavých organických rozpouštědel. V této práci však byly vyrobeny různé PCL elektrospřádané nanovlákenné scaffoldy (ENS) s použitím benigního systému rozpouštědel, jako je kyselina mravenčí (F), kyselina mravenčí/kyselina octová (FA) a kyselina mravenčí/kyselina octová/aceton (FAA). Získané výsledky odhalily, že kyselá povaha F a FA podporovala kysele katalyzovanou degradaci PCL esterových vazeb a následně snižovala molekulovou hmotnost PCL v průběhu času. Rozpouštědlový systém FAA byl tedy autorem vynalezen poprvé pro zlepšení stability PCL ve zvlákňovacím roztoku. Navíc PCL v systému rozpouštědel FAA (FAA-PCL) odráží lepší spřádatelnost doprovázenou šestkrát vyšším stupněm produktivity ENS. Výsledné ENS byly také biokompatibilní s myšími fibroblastovými buňkami. Vzhledem k tomu, že střídavé vysoké napětí lze ovládat pomocí různých tvarů vln a frekvencí, druhým cílem je studovat jeho dopady na zvlákňování střídavého proudu. Tato studie předpokládá, že střídavá elektrozvlákňovací schopnost, morfologie, měřítko a produktivita PCL elektrozvlákňovaných nanovláken závisí jak na tvaru vlny, tak na frekvenci střídavého vysokonapěťového signálu. Zde bylo použito 10 % hmotn. FAA-PCL kvůli jeho lepší AC zvlákňování. Abychom se soustředili pouze na dopady různých průběhů a frekvencí na spinatelnost PCL, další technologické parametry, jako je aplikované vysoké napětí , geometrie zvlákňovací trysky a vzdálenost zvlákňovací trysky ke kolektoru byly udržovány konstantní pro všechny experimenty. Pro získání stabilního oblaku vláken byly obvodová rychlost válcového kolektoru a rychlost podávání roztoku mírně upraveny podle tvaru vlny a/nebo frekvence. Získané výsledky prokázaly, že jak tvar vlny, tak frekvence aplikovaného vysokonapěťového signálu významně ovlivňují tvorbu stabilního vláknitého vlečku a morfologii PCL elektrospun nanovláken (ENF). Následně bylo dosaženo trimodální (kuličky, vřetena a šroubovice), bimodální (kuličky a vřetena) a unimodální strukturované ENF morfologie pro čtvercové, sinusové a trojúhelníkové průběhy. Kromě toho frekvence tvaru vlny přímo ovlivňuje počet kuliček a/nebo vřeten na jednotkovou délku vlákna. Čtvercový průběh odráží vyšší produktivitu než sinusový a trojúhelníkový průběh. Následně byly analyzovány účinky plazmového ošetření na morfologii ENM, smáčitelnost, povrchové funkční skupiny, velikost krystalitů, krystalinitu, teplotu krystalizace a teplotu tání. Různé PCL elektrostatická nanovlákenná rohož (ENM) byly získány prostřednictvím procesu střídavého elektrostatického zvlákňování za použití 10% hmotn. F-PCL, FA-PCL a FAA-PCL prekurzorových roztoků. Experimentální výsledky odhalily, že aniž by byla ohrožena povrchová morfologie PCL ENM, byl kontaktní úhel vody významně snížen ze 136° na ~35° a 42° pro vzorky ošetřené dusíkem a argonovou plazmou, v daném pořadí, což korelovalo s podstatným zvýšením povrchové polární kyslíkové a dusíkové funkční skupiny. Kromě toho se velikost krystalitů a stupeň krystalinity PCL ENM také významně nezměnily provedenými plazmovými úpravami.