کامپوزیت های نانوالیاف

کامپوزیت چیست؟

ماده کامپوزیتی همچنین به نام ماده ترکیبی یا کوتاه شده به کامپوزیت که نام رایج آن است ( ماده ای است که از دو یا چند ماده تشکیل دهنده) تولید می شود. این مواد تشکیل دهنده به طور مشخص خواص شیمیایی یا فیزیکی متفاوتی دارند و برای ایجاد ماده ای با خواص بر خلاف عناصر منفرد ادغام می شوند. در ساختار نهایی، عناصر منفرد جدا و متمایز باقی می مانند و کامپوزیت ها را از مخلوط ها و محلول های جامد متمایز می کنند.
کامپوزیت های نانوالیافی یک کلاس نسبتا جدید، منحصر به فرد و همه کاره از نانو مواد هستند. رویکرد کامپوزیت نانوالیاف به طور قابل توجهی اتصال سلولی و عملکردهای سلولی را در مقایسه با رویکرد نانوالیاف تک فازی افزایش داده است.

کامپوزیت های نانوالیافی پلیمری

تحقیقات نشان می دهد که کامپوزیت های نانوالیافی که با استفاده از تکنیک های الکتروریسی ساخته شده اند، دارای خواص مکانیکی، زیست فعالی و خواص بیوشیمیایی برتر در مقایسه با فازهای تشکیل دهنده خود هستند. از این رو، ساخت کامپوزیت نانوالیاف با استفاده از تکنیک‌های الکتروریسی در سال‌های اخیر توجه گسترده‌ای را به خود جلب کرده است.

آشنایی با نانوکامپوزیت‌ها

کامپوزیت ها در سه گروه عمده کامپوزیت‌های زمینه فلزی، زمینه پلیمری و زمینه سرامیکی قرار می‌گیرند. با این حال، می‌توان نانوکامپوزیت‌ها را بر مبنای شکل ذرات فاز تقویت‌کننده به سه گروه نانوکامپوزیت‌های نانوذره‌ای، نانوالیافی و نانوصفحه‌ای تقسیم‌بندی کرد.

نانوالیاف کامپوزیت برای فیلتر هوا

با پیچیدگی واقعی زندگی در محیط زیست، تقاضا برای مواد فیلتر هوا به تدریج افزایش یافته است، روش های زیادی برای تهیه مواد فیلتر هوا با الکتروریسی وجود دارد. پلیمرهای مختلف از جمله ترکیب، الکتروریسی چندلایه و چند سیال فرآیندهای الکتروریسی و تحقیق در مورد آماده سازی مواد کامپوزیتی با پلیمرهای مختلف هرگز متوقف نشده است. محیطی که فرد در آن زندگی می کند اغلب مونیستیک نیست و اغلب شامل نیازهای متعدد است. به عنوان مثال، فیلترهای هوا در نیروگاه های زغال سنگ نیاز به مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و عملکرد مقاوم در برابر شعله، و در کارخانه های شیمیایی به مقاومت در برابر رطوبت و مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی و غیره نیاز دارند. غشاهای فیلتری که از یک پلیمر منفرد ساخته شده اند، اغلب تک عملکردی هستند و نمی توانند نیازهای محیط های پیچیده را برآورده کنند. بنابراین، نتیجه گیری می شود که یک پلیمر منفرد می تواند پس از تهیه توسط پلیمر دیگری، عملکرد خود را بهبود بخشد. الیاف هسته-پوسته TPP و نایلون از طریق یک فرآیند الکتروریسی هم¬محور، با ترکیب خواص ضد شعله TPP و خواص فیلتراسیون نایلون اعمال می شود. تحقیقات روی پلیمرهای متعدد نیز به طور مداوم در حال توسعه است.

نانوالیاف کامپوزیتی برای حذف آلاینده های آب

جهان با مشکلات شدیدی در رابطه با آلودگی هوا، زمین و آب توسط چندین ماده شیمیایی خطرناک منتشر شده در محیط، از جمله موارد ناشی از فعالیت‌های صنعتی، فرسودگی خودروها، تولید و مصرف مواد غذایی و افزایش جمعیت مواجه بوده است.چنین آلاینده‌هایی از جمله فلزات سنگین، رنگ‌ها و آلاینده‌های نوظهور می‌توانند برای سلامت انسان و محیط‌زیست زمینی و آبی بسیار خطرناک باشند. در این زمینه، فن‌آوری‌های جدیدی با هدف کاهش یا کاهش آلودگی آب، مانند فناوری‌های مبتنی بر تکنیک‌های مبتنی بر فیلتر و جذب، که در آن انتخاب و یا ترکیب مواد متمایز نقشی حیاتی ایفا می‌کند، جستجو شده‌اند. نشان داده شده است که نانوالیاف پلیمری به دلیل جذب بالایی که دارند، از جمله قطرهای کوچک (در مقیاس میکرو و نانو) برای چنین اهدافی بسیار مناسب هستند. تخلخل زیاد و سطح وسیعی که برای عاملدارسازی شیمیایی در دسترس است. در میان تکنیک‌های شکل‌دهی الیاف، الکتروریسی قادر به تولید الیاف بلند و متخلخل با قطرهای کوچک و سطح وسیع مناسب برای حذف آلاینده‌های آب است، یک روش جدیدتر تشکیل الیاف است که برای تولید نانوالیاف با خواص قابل مقایسه با الکتروریسی مورد استفاده قرار می گیرد، اما مزایای متعددی مانند نرخ خروجی بسیار بالاتر و عدم نیاز به منبع ولتاژ بالا را پس از استفاده از یک فشار بسیار بالا ارائه می کند.

کارایی ضد باکتریایی نخ‌های کامپوزیت نانوالیاف

کارایی ضد باکتریایی نخ‌های کامپوزیت نانوالیاف با یک عامل ضد باکتری بی‌حرکت مورد آزمایش قرار گرفت.این نوع جدید از مواد کامپوزیتی نانوالیافی، خواص مکانیکی خوب نخ هسته را با سطح ویژه بالای پوسته نانوالیاف ترکیب می‌کند تا کیفیت‌های هدفمند خاصی را به دست آورد. مزایای اصلی نخ های کامپوزیتی با پوشش نانوالیاف نسبت به غشاهای استاندارد نانوالیاف مسطح شامل استحکام کششی بالا، نرخ تولید بالا و توانایی آنها برای پردازش با تکنیک های استاندارد نساجی است. هدف از این مطالعه ارزیابی کاربرد نانومواد کامپوزیت جدید در فیلتراسیون ضد باکتریایی است، نخ های کامپوزیتی پوشیده از نانوالیاف، نانوذره فعالیت ضد باکتریایی خوبی در برابر تعدادی از باکتری ها نشان دادند.

نانومواد برای پانسمان زخم

از آنجایی که بهبود زخم همچنان یک چالش برای رشته پزشکی است، مدیریت زخم به یک عامل اساسی برای سیستم های مراقبت های بهداشتی تبدیل شده است. نانوتکنولوژی حوزه ای است که می تواند رویکردهای جدید متفاوتی را در مورد پزشکی احیاکننده ارائه دهد. در سال‌های گذشته، تحقیقات نانو گام‌هایی برای توسعه استراتژی‌های مهندسی مولکولی برای نانوذرات مختلف زیست‌سازگار خودآرایی برداشته‌اند. به خوبی شناخته شده است که نانومواد می توانند درمان سوختگی و همچنین تاخیر در بهبود زخم را بهبود بخشند، زیرا درمان‌های فعلی بهبود زخم معمولاً از نظر ساختاری یا عملکردی یک نتیجه بالینی عالی ارائه نمی‌دهند. به این جهت استفاده از نانومواد، در مدیریت زخم نشان‌دهنده ابزار منحصربه‌فردی است که می‌تواند به طور خاص طراحی شود تا فرآیندهای فیزیولوژیکی اساسی در ترمیم بافت را منعکس کند.

کامپوزیت های نانوالیاف کیتوسان الکتروریسی شده برای پانسمان زخم

کیتوسان به دلیل منشاء طبیعی و خواص زیست تخریب پذیری، زیست سازگاری، غیرسمی بودن و ظرفیت ضد میکروبی، کاربرد پزشکی دارد. الکتروریسی نانوالیاف غیر بافته ای را برای پانسمان زخم با سطح ویژه بالا و منافذ کوچک تولید می کند. این خواص برای جذب ترشحات مفید بوده و از نفوذ باکتری ها جلوگیری می کند و در نتیجه باعث بهبود زخم می شود. به همین دلیل، از ترکیب کیتوسان برای تولید پانسمان‌های نانوالیافی استفاده می‌شود و ویژگی‌های ساختاری، مکانیکی و بیولوژیکی برای مطالعات بیشتر بسیار امیدوارکننده است. امروزه، محققان به دنبال مواد زیستی هستند که پانسمان‌های مدرن با کیفیت‌های بسیاری را ارائه می‌دهند که برای بهبود زخم طراحی شده‌اند.
منابع:
1. D. S. Correa, L. A. Mercante, R. Schneider, M. H. M. Facure, and D. A. Locilento, “Composite Nanofibers for Removing Water Pollutants: Fabrication Techniques,” in Handbook of Ecomaterials, L. M. T. Martínez, O. V. Kharissova, and B. I. Kharisov, Eds. Cham: Springer International Publishing, 2017, pp. 1–29. doi: 10.1007/978-3-319-48281-1_172-1.

2. A. E. Stoica, C. Chircov, and A. M. Grumezescu, “Nanomaterials for Wound Dressings: An Up-to-Date Overview,” Molecules, vol. 25, no. 11, p. 2699, Jun. 2020, doi: 10.3390/molecules25112699.
3. C. A. Vega-Cázarez, D. I. Sánchez-Machado, and J. JaimeLópez-Cervantes, “Overview of Electrospinned Chitosan Nanofiber Composites for Wound Dressings”, in Chitin-Chitosan – Myriad Functionalities in Science and Technology. London, United Kingdom: IntechOpen, 2018 [Online]. Available: https://www.intechopen.com/chapters/61448 doi: 10.5772/intechopen.76037
4. https//:www.nanomaterials.com
5. Zhou, Y., Liu, Y., Zhang, M., Feng, Z., Yu, D. G., & Wang, K. (2022). Electrospun Nanofiber Membranes for Air Filtration: A Review. Nanomaterials (Basel, Switzerland), 12(7), 1077. https://doi.org/10.3390/nano12071077