V. Střídavé elektrické zvlákňování

V. Střídavé elektrické zvlákňování Nanovlákna jsou nadějným prvkem pro současné materiálové inženýrství. Používají se například při vývoji ochranných materiálů, senzorů, kosmetických přípravků, hygienických výrobků, nosičů pro tkáňové kultury, filtrů a materiálů pro skladování energie. Nejrozšířenější a nejvíce probádanou technologií výroby nanovláken je bezesporu elektrostatické zvlákňování. Tento způsob výroby vláken přináší slibné výsledky díky své univerzálnosti a jednoduchosti. Elektrostatické zvlákňování se používá v různých podobách. Nejrozšířenější jsou jehlové/kapilární (needle electrospinning) a bezjehlové (needleless electrospinning) zvlákňovací technologie. Oba způsoby využívají vysokonapěťových zdrojů stejnosměrného proud (DC- direct current electrospinning). Jehlové metody jsou založeny na tvorbě jediné polymerní trysky z kapiláry. Proto je tento způsob výroby nanovláken málo produktivní. Bezjehlové elektrostatické zvlákňování, neboli elektrostatické zvlákňování z volných povrchů kapalin, využívá destabilizaci volných hladin polymerních roztoků vlivem vnějšího elektrického pole. Tato varianta elektrospinningu zvyšuje výkon, protože vytváří četné polymerní trysky z povrchů válců, koulí, strun a spirál pokrytých tenkou vrstvou polymerních roztoků. Účinnost metod DC elentrospinningu je nízká, i když bylo dosaženo určitého pokroku v jejich produktivitě. Další nevýhodou DC elektrostatického zvlákňování je, že obě varianty, jehlová i bezjehlová, potřebují kolektor. Elektricky aktivní kolektor ztěžuje snadnou kombinaci DC elektrospineru s dalšími technologiemi. Důvodem těchto nesnází je vysoká hodnota intenzity elektrického pole uvnitř celé zvlákňovací zóny. Tato kapitola popisuje elektrické zvlákňování účinkem střídavého elektrického pole (AC electrospinning), kde AC je zkratka pro střídavý proud (altering current). Níže ukážeme, že AC electrospinning založený na tyčové zvlákňovací elektrodě vytváří kouři podobný útvar složený z propletených nanovláken. Tento útvar budeme dále nazývat nanovlákennou vlečkou. Produktivita výroby nanovlákenné vlečky je vysoká ve srovnání s metodami DC elektrospinningu. Nanovlákenné vlečka, která je aerogelu podobný útvar, rychle stoupá pryč od zvlákňovací elektrody. Pro její pohyb není nutné použít kolektor/protielektrodu. AC electrospinning dosahuje vysoké produkční účinnosti a bez-kolektorového charakteru, díky vytvoření tak zvané virtuální protielektrody. Tento virtuální kolektor je tvořen emitovanými nanovlákny. Záznamy vysokorychlostní kamery napomohly k objasnění mechanismu vytváření nanovlákenné vlečky, která je od zvlákňovací elektrody unášena elektrickým větrem. Jedno z možných využití střídavého elektrického zvlákňování je dále demonstrováno na příkladu spřádání nanovlákenné vlečky do příze. Je zarážející, že během posledních deseti let byla věnována tak malá pozornost AC electrospinningu na rozdíl od mnoha studií DC varianty. Několik málo studií, které jsou o AC electrospinningu k dispozici, se zaměřilo na jehlové zvlákňovací elektrody, které byly napájeny vysokým napětím v rozmezí od 5 kv až do 10 kv [3,4,5]. V.1 Zařízení pro AC electrospinning Zařízení pro AC electrospinning se skládá z 100 mm dlouhé kovové tyče o průměru 10 mm, která slouží jako zvlákňovací elektroda. Horní část tyče je zásobována roztokem polymeru pomocí infuzní pumpy. Roztok proudí k vyústce na vrcholu tyče kanálem v ose tyče. Zdroj střídavého napětí má frekvenci 50 Hz. Napětí se přivádí na tyč přes regulační transformátor o maximálním efektivním napětí 30 kv. Zařízení pracuje bez elektricky aktivního kolektoru, jak ukazuje Obr. V.1a, b. 1

Jako zvlákňovaný polymer byl použit Poly (vinyl butyral) (PVB) a polyakrylonitril (PAN). Tyto polymery byly vybrányy z důvodů dobré zvláknitelnosti jejich roztoků při nízkých vložených napětích. Obr.V.1: Zařízení pro AC elektrospinning: a, b, blokové schéma a fotografie zařízení pro střídavé elektrické zvlákňování, které je složeno z kovové tyče (3), použité jako zvlákňovací elektroda. Tato elektroda je zásobována roztokem polymeru pomocí injekční stříkačky, která je stlačována hydraulickým převodovým ústrojím (5) poháněným infuzní pumpou (2). Střídavé vysoké napětí je generováno transformátorem (1) a řídicím transformátorem (4). Přístroj pracuje bez elektricky aktivní kolektoru. c, Nanovlákna jsou z polymerní trysky vytvořena v oblasti vzdálené přibližně 30-40 mm od čela zvlákňovací elektrody. Zvlákňovací zóna se nachází mezi čelem zvlákňovací elektrody a tak zvanou virtuální proti-elektrodou (6). Tato protielektroda je tvořena z čerstvě emitovaných nanovláken. d, Vlečka z PVB nanovláken vytvořených pomocí tyčové zvlákňovací elektrody. Při pokusech s AC elektrospinningem uskutečněných pomocí experimentálního zařízení vznikala nanovlákna při kritickém efektivním napětí 15.8 ±7 kv a optimálního výkonu bylo dosaženo při efektivním napětí 30 kv jak pro roztok PVB tak i pro roztok PAN. Po zapnutí střídavého elektrického pole vzniká na povrchu kapky zvlákňovacího roztoku na čele tyčové elektrody řada polymerních trysek, viz Obr. V.1c. Z nich je intenzivně vypuzováno rozpouštědlo, což vede ke vzniku pramenců pevných nanovláken rozptýlených ve vzduchu do cylindrického nanovlákenného útvaru připomínající vlečku, závoj nebo kouř. Nanovlákna takto vzniklá tvoří plastický aerogelu podobný útvar, který se zvedá vzhůru do prostoru nad zvlákňovací elektrodu, viz Obr. V.1d. Uvnitř nanovlákenné vlečky jsou nanovlákna vzájemně provázána se mezi sebou. 2

Vlečku můžeme snadno zachytit a manipulovat s ní vhodným nástrojem. Nanovlákenná vlečka je "kompaktní" v tom smyslu, že nanovlákenné úseky z ní nemohou uniknout. Vlečka může být přetvořena protažením do svazku nanovláken, který po udělení zákrutu může být přetvořen do nanovlákenné příze. Nanovlákenné hmota vytvořená vlečkou může být nahromaděna na podložku nebo navíjena na odtahový válec Nanovlákenná vlečka je velmi přilnavá k jakýmkoliv povrchům a nemůže se po nich smýkat. Podobný útvar jako je nanovlákenné vlečka produkovaná AC elektrospinningem, ale sestávající z uhlíkových nanotrubic, byl vytvořen Windlem a kol. [6] a byl nazván "elastickým kouřem" (elastic smoke). Záznamy vysokorychlostní kamery ukázaly, že počet polymerních trysek na jednotku plochy zvlákňovacího roztoku byly v řádu 1 mm -2. Tato hodnota je o jeden řád vyšší než u běžných postupů elektrostatického zvlákňování. Maximální průtoky pro zásobování zvlákňovací elektrody polymerním roztokem pro AC a DC metodu za stejných podmínek zvlákňování, jsou srovnány v Tab V.1. Typ zvlákňovací metody a průměr elektrody AC elektrické zvlákňování Spotřeba polymerního roztoku v ml/hod DC elektrostatické zvlákňování Spotřeba polymerního roztoku v ml/hod Jehlová metody 0.7 mm 80 1-3 Bezjehlová metoda 10 mm 180 30 Tab. V.1: Srovnání výkonu DC a AC electrospinningu. Maximální průtoky pro AC a DC varianty elektrospinningu jsou porovnány pro PVB a napětí 30 kv. Zařízení pro AC bezjehlové elektrické zvlákňování se skládala ze čtyř částí, kterými jsou: vysokonapěťový transformátor ABB KGUG 36 s poměrem konverze 36000/230 V, proudový chránič, dávkovací čerpadlo New Era NE-1000X, a tyčová elektroda. Výstupní napětí bylo řízeno regulačním transformátorem Thalheimer-Trafowerke ESS 104, který je určen pro vstup střídavého proudu o efektivním napětí 230 V a jehož střídavý výstup je v rozmezí 0-250V. Maximální výstupní proud transformátoru je 4 A a jeho kapacita je (KVA) 1,2. K elektrické izolaci čerpadla od přívodu vysokého střídavého napětí byl použit hydraulický převod (sestrojený na Technické univerzitě v Liberci). Převod je tvořen dvěma injekčními stříkačkami, které jsou umístěny v držáku z polykarbonátu tak, že se dotýkají svými písty. První stříkačka, která obsahuje vodu, byla připojena hadicí k lineárnímu čerpadlu. Druhá stříkačka dodává polymerní roztok zvlákňovací elektrodě. Dotýkající se písty předávají tlak uvnitř stříkaček a přitom elektricky izolují hydraulický okruh s vodou od okruhu s roztokem polymeru. Hliníková tyče zvlákňovacích elektrod měly průměry 6, 8 a 10 mm. Jejich délky se pohybovaly v rozsahu od 18 mm do 150 mm. Polymerní roztok se přiváděl na čelo zvlákňovací elektrody přes 3 mm široký koaxiálního kanál v osách zvlákňovacích elektrod. K experimentům byl použit PVB, Mowital B 60 H, který vyrábí společnost Kuraray America, Inc., a měl průměrnou molekulovou hmotnost 60 000 amu. Roztok o koncentraci 10% wt byl připraven ve směsi ethanol-voda (o objemových podílech 9:1). Polyakrylonitril (PAN) od Sigma-Aldrich a měl průměrnou molekulovou hmotnost 150 000 amu. Roztok PAN o koncentraci 15 % wt byl připraven v dimethylformamidu (DMF) dodaného od firmy Penta, Česká republika. 3

Pohyb nanovláken byl sledován pomocí vysokorychlostního kamerového systému i-speed 3 s objektivem F-mount a nahrávací frekvencí 2000 Hz pro získání maximálního rozlišení obrazu 1280 x 1024 px. Sledovaný objekt byl osvícen světelným zdrojem IPK-1 s výbojkou o 120 W při teplotě 5 600 K a byl fokusován pomocí optického kabelu. Analýza získaného obrazu byla prováděna s použitím i-speed Suite software. K měření rychlosti elektrického větru byl použit anemometr TESTO 425 s žhaveným drátem s rozlišením 0,01 m a rozsahem měřených rychlostí 0-20 m/s. Všechny experimenty byly prováděny při laboratorní teplotě a rychlosti 21±2 o C vlhkosti 52±5%. V.2 Výsledky experimentu Tento odstavec obsahuje fenomenologický (jevový) popis tvorby nanovláken metodou Ac elektrospinningu, na základě analýzy záznamů vysokorychlostních videí. Nejnápadnější rozdíl mezi AC a DC variantou elektrického zvlákňování je, že AC varianta nepotřebuje kolektor. Dokonce i v případě, že byl použit uzemněný kolektor, proces střídavého elektrického zvlákňování to nijak neovlivnilo. Vyslovili jsme tedy hypotézu, že v průběhu AC elektrického zvlákňování dochází k samovolnému vytvoření jakési formy proti-elektrody, která umožňuje vznik hodnot nad-kritické intenzity pole na povrchu roztoku polymeru. Hodnota této nadkritické intenzity se odhaduje na 2,5 MV/m. Součástí naší hypotézy je i to, že samoorganizovaná proti-elektroda vzniká samovolně a opakovaně v bezprostřední blízkosti (30-40 mm) zvlákňovací elektrody. Virtuální proti-elektroda se skládá z elektricky nabitých nanovlákených segmentů. Znaménka elektrických nábojů unášených svazky nanovláken vytvořených zvlákňovací elektrodou se rychle střídají (10 ms). Svazky nanovláken jsou buď pozitivně, nebo negativně nabité, přičemž jejich elektrický náboj odpovídá příslušné pozitivní nebo negativní půlvlně vysokonapěťového proudu, generovaného zdrojem střídavého napětí. Nově vytvořená nanovlákna částečně rekombinují s těmi, která jsou již vytvořena v oblasti virtuální proti-elektrodoy. Tento proces se neustále opakuje vzhledem k AC povaze aplikovaného vysokého napětí, viz Obr. V.1c. Střídavě nabité nanovlákenné svazky z emisí s obrácenou polaritou jdoucích bezprostředně za sebou se přitahují a tvoří útvar, který nazýváme nanovlákennou vlečkou (nanofibrous plume). Tato vlečka obsahuje rekombinované prameny nanovláken, které jsou vytvářeny tyčovou zvlákňovací elektrodou. Vlečka se pohybuje od zvlákňavací elektrody ve směru její osy rychlostí 0,25-0,6 m/s. Pohyb vlečky vzniká v důsledku účinku elektrického větru vytvořeného zvlákňovací elektrodou [7]. Nanovlákenná hmota uvnitř vlečky je již ve vzdálenosti 5 cm od zvlákňovací elektrody vnitřně nehybná, tj. bez jakéhokoliv přeskupování nanovláken uvnitř vlečky. Naše hypotéza, že v oblasti virtuální protielektrody se náboje ve vlečce rekombinují, se mimo jiné opírá o toto zjištění získané pomocí vysokorychlostního kamerového záznamu. Pohyb nanovlákenné vlečky, způsobený elektrickým větrem je důležitou součástí AC electrospinningu. Elektrický vítr zamezuje nově vytvořeným nanovláknům, aby byla přitažena zpět na zvlákňovací elektrodu v průběhu následující vysokonapěťové půl-vlny, ve které se změní polarita zvlákňovací elektrody. Místo toho, jsou nanovlákenné svazky přitahovány k sobě důsledku Coulombovy síly a elektrický vítr s nimi pohybuje směrem od zvlákňovací elektrody. Elektrický, iontový nebo korónový vítr je tok plynu poháněného ionty, které vznikají v důsledku korónového výboje a jsou urychlovány vnějším elektrickým polem [8,9]. Urychlované ionty předávají impuls molekulám okolního plynu v důsledku srážek. Elektrický vítr je generován jak stejnosměrným tak i střídavým polem a jeho rychlost závisí na geometrii zvlákňovací elektrody, intenzitě pole a v případě střídavého proudu také na jeho frekvenci. 4

Drews et al. [8] ukázal, že v případě AC elektrického pole je mechanismus způsobující elektrický vítr lokalizován v blízkosti generující elektrody. Proto rychlost elektrického větru generovaného AC korónovým výboje je nezávislá na vzdálenosti generující elektrody od případné proti-elektrody. Naše experimentální zařízení tak vzhledem ke genorování elektrického větru připomíná tzv. "pint-plate" pohon/aktuátor [10] s proti-elektrodou v nekonečně vzdálenosti. Obr. V.2: Měření elektrického větru. a, Vrstevnicová mapa hodnot vertikálních složek elektrického rychlosti větru v m/s vytvořeného zvlákňovací elektrodou o průměru 10 mm. Osa tyčové zvlákňovací elektrody splývá se souřadnicí Z. Elektroda byla připojena k e zdroji střídavého napětí o frekvenci 50 Hz a efektivní hodnotě napětí 30 kv. Špička zvlákňovací elektrody je umístěna v místě Z = 0. b, Trasování polymerní kapičky uvnitř nanovlákenné vlečky zaznamenané pomocí softwaru vysokorychlostní kamery. Graf hodnot rychlostí V v závislosti na souřarnici z-osy měřené od vrchlu zvlákňovací elektrody. Tento graf vykazuje náhlou změnu derivace ve vzdálenosti z = 30 mm od vrcholu zvlákňovací elektrody. Obrázek V.2a ukazuje pole vertikálních složek rychlosti elektrického větru vytvářeného zvlákňovací elektrodou. Zvlákňovací elektroda měla v tomto případě průměr 10 mm a délku 150 mm, a pracovala na kmitočtu 50 Hz střídavého pole. Byla napájena AC zdrojem o efektivním napětí 30 kv. Hodnoty rychlosti větru byly měřeny pomocí anemometru se žhaveným drátem v oblasti o rozměrech 400 x 450 mm. Tato oblast se nacházela 250 mm nad zvlákňovací elektrodou a ležela v rovině obsahující osu zvlákňovací tyčové elektrody. Maximální rychlost elektrického větru v místě nejbližším ke zvlákňovací elektrodě byla 0,57 ± 0,14 m/s. Minimální vzdálenost 250 mm od zvlákňovací elektrody v oblasti měření zajišťovala, že anemometr byl dostatečně chráněn před poškozením možným elektrickým výbojem. Rychlosti větru měřené v okolí elektrody, bez zapnutí elektrického pole, byly zanedbatelně malé a na spodní hranici rozsahu měření anemomentru. Jejich hodnoty byly 0,01 ± 0,01 m / s. Studovali jsme také účinek elektrického větru v kombinaci s pohybem vytvářené nanovlákenné vlečky. Toto měření bylo provedeno sledováním polymerní kapičky uvnitř nanovlákenné oblaku, jak je znázorněno na Obr. V.2b. Software rychlo-kamery I-SPEED poskytl po vyhodnocení hodnoty rychlosti, které jsou vyneseny také na Obr. V.2b. Hodnoty rychlosti mají významnou změnu první derivace ve vzdálenosti 29 ± 8 mm od vrcholu zvlákňovací elektrody. Tato hodnotu byla zjištěna průměrováním z 10 měření. Proto předpokládáme, že virtuální kolektor je lokalizován právě v této vzdálenosti od zvlákňovací elektrody. Ke zlomu v hodnotách rychlosti zde dochází v důsledku rekombinace elektrického 5

náboje obsaženého v nanovlákenných skupinách. Rychlost v oblasti před virtuálním kolektorem prudce klesá, zatímco za ním je téměř konstantní, 0,46 ± 0,08 m/s. Tato hodnota se velmi dobře shoduje s velikostí elektrického větru naměřenou pomocí anemometru. Start AC elektrického zvlákňování se podobá startu DC elektrostatického zvlákňování, co se týče doby nutné pro výstavbu Taylorova kuželu a vznik první polymerní trysky. Díky vysoké frekvenci snímání scény rychlokamerou bylo zjištěno, že doba startu DC i AC elektrospinningu trvá přibližně stejnou dobu a to 0,0358-0,2486 s. Rozdíl jednoho řádu v naměřených časech je v závislosti na složení polymerního roztoku a na hodnotě vloženého napětí. Záznamy vysokorychlostní kamery však odhalily dva podstatné rozdíly mezi AC a DC metodou. Za prvé, čas pro postupné a opakované vytváření trysky během AC elektrospinningu je neobvykle krátký. Trysky zanikají na konci každé napěťové půlvlny a jsou nově vytvářeny při zvýšené napětí. Nahrávky z vysokorychlostní kamery ukázaly, že tento děj trvá jen 0,0006 sekundy. V průběhu této neobvykle krátké doby se trysky znovu vytvoří ze zdánlivě hladkého povrchu relaxované kapaliny. Při opakovaných startech při AC electrospinningu nevznikají velké kuželové tvary (Taylorovy kužely) předcházející vznik polymerních trysek. Tyto trysky vznikají přímo ze zdánlivě relaxovaného hladkého taru polymerní kapky přisedlé k zvlákňovací elektrodě (Obr. V.3a). Obr. V.3: Tvorba trysek při AC elektrickém zvlákňování. Při AC electrspinningu je doba mezi neexistencí trysky (a) a jejím vznikem (b) pouze 0,0006 s. Obrázek V.4a znázorňuje miktosnímek PVA nanovlákenné vrstvy vytvořené pomocí střídavého elektrického zvlákňování při potenciálovém rozdílu 20 kv mezi zvlákňovací elektrodou a zemí. Vlákna v tomto materiálu jsou velmi zkadeřená a vzájemně propletená v důsledku mechanismu jejich vzniku, ve kterém se opačně nabité úseky polymerní trysky vzájemně přitahují. Nanovlákenný materiál z PAN zvlákněný pomocí AC elektrického zvlákňování vykazuje podobné morfologické znaky, jak ukazuje Obr. V.4d. Nejnápadnějším rysem AC nanovláken je jejich varikózní vzhled, tj. vzhled připomínající tvary žil s žilními vměstky (tzv. křečové žíly). Varikozita je na obrázku vyhodnocena jako průměr vlákna měřeného v v různých místech podél jeho osy. Varikozity PVB nanovláken připravených metodou AC a DC jsou porovnány na Obr. V.4C tak, aby vynikly vzájemné rozdíly mezi porovnávanými technologiemi. Oba nanovlákenné vzorky, DC i AC, byly připraveny z téhož roztoku PVB a byly zvlákňěny při podobných napěťových rozdílech. 6

Obr. V.4: Snímky nanovlákenných materiálů vyrobených metodou AC elektrického zvlákňování pořízené elektronovým rastrovacím mikroskopem (SEM) (a) SEM obraz PVB nanovlákenného materiálu vyrobeného metodou AC (měřítko 5 mm). (b) PVB nanovlákenné materiál vyrobený metodou DC pomocí totožné tyčové zvlákňovací elektrody a z téhož roztoku a při stejném napěťovém rozdílu jako AC materiál (měřítko 5 mm). (c) Porovnání varikozity dvou náhodně vybraným AC (spojitá čára) a dvou DC (přerušovaná čára) vláken. Varikozita je vyhodnocena jako závislost průměru vláken podél jejich os. (d) SEM mikrosnímek AC elektricky zvlákněných PVB vláken jako příklad materiálu vyrobeného z organických rozpouštědel. (měřítko 500 mm a 1 mm pro výřez). Studium AC elektrického zvlákňování ukázalo, že nanovlákenná vlečka má mechanické vlastnosti vhodné pro udělení zákrutu a tím i pro vytvoření příze. Nanovlákenná vlečka je velmi plastická. Proto její konce mohou být zachyceny jemným rotačním kartáčem (například z příslušenství Dremlu). Takový kartáč byl vsazen do rotačního nástroje FBS 115/E Proxxon. Tento nástroj je schopen dosáhnout 5000-20000 otáček za minutu. Kontrola počtu zákrutů na jednotku délky umožňuje vytvoření nanovlákenných nití o předem stanovené struktuře. Podobné přízové úseky byly vyvinuty i na základě DC metody. Nanovlákna v případě DC elektrospinningu byla zachycována na speciální karuselový rotující kolektor [11]. Mikrosnímky PVB přízí vyrobených zakrucováním AC nanovlákenné vlečky jsou uvedeny na Obr. V.4a-c. Ze snímku je patrné, že střední průměr vláken v přízi z AC elektrického zvlákňování, je mnohem menší než 1 mm. 7

Obr. V.5: SEM mikrosnímky PVB přízí vytvořených z AC nanovlákenné vlečky a distribuce průměrů vláken vynesená v histogramu (a) Nanovlákenná příze vyrobená z vlečky pomocí rotačního kartáče vsazeného do nástroje Proxxon Rotary Tool (měřítko 50 mm). (b) Tři vzorky nanovlákenné příze odebrané z konců a střední části 5 m dlouhých přízových úseků. Snímek ukazuje dobrou reprodukovatelnost jejich průměru (měřítko 500 mm). (c) Detailní obraz stejného přízi podobného materiálu (měřítko 10 mm). (d) Histogram průměrů vláken v přízi PVB vyrobení AC metodou. V.3 Závěr Uvedené experimenty ukázaly, že AC elektrické zvlákňování v kombinaci s vhodně zvoleným tvarem zvlákňovací elektrody je vysoce účinnou metodou pro generování hustého oblaku nanovláken nazvaného nanovlákenné vlečka. Vysoké účinnosti této metody je dosaženo pomocí formování tak zvané virtuální proti-elektrody. Tato virtuální proti-elektroda je tvořena oblakem nanovláken z periodicky probíhajících půl-vln cyklu střídavého pole. Elektricky rekombinované úseky nově vytvořených nanovláken jsou pak ve vzduchu posouvány účinkem elektrického větru. AC bezjehlové elektrické zvlákňování může být snadno spojeno se stávajícími technologiemi všude tam, kde výrobek nabude nové kvality po obohacení nanovlákny. Pro toto tvrzení existují dva důvody. Za prvé, metoda AC elektrického zvlákňování nemá žádnou technologickou překážku ve směru tak zvané zvlákňovací linie, tj. ve směru letu nanovlákenné vlečky. Takovou překážkou je u DC metody kolektor. AC elektrické zvlákňování může bát použito pro průmyslovou výrobu nanovláken díky své pozoruhodné výrobnosti. Kromě toho, přímý produkt AC elektrického zvlákňování je kompaktní aerogelu podobná nanovlákenné vlečka (tj oblaku nanovláken), se kterou je možné 8

snadno manipulovat za účelem dalšího zpracování. Jako příklad jsme ukázali slibné využití nanovlákenné vlečky pro výrobu nanovlákenných přízí. Příze nanovláken mohou otevřít celou řadu nových možností a aplikací při stávajícím rychlým vývojem nanověd a nanotechnologií. Jednou z takových aplikací je výroba porézní umělých sond, které by mohly být použity pro sběr malých kapalných vzorků. Nanovlákenné příze jsou také základním materiálovým prvkem pro vývoj nanovlákenných struktur, kterými jsou tkané a pletené textilie a krajky [12]. Mechanické, sorpční a filtrační vlastnosti takových textilních materiálů se budou výrazně lišit od textilií vyrobených z klasických vláken. Nanovlákenné textilie mohou mít také velký potenciál využití v oblasti medicíny. Jsou schopny splnit kritéria pro lékařské použití [13] v důsledku jejich jedinečných vlastností. Literatura 1 D. Lukas, A. Sarkar, Journal of Applied Physics, 2008, 103, 0843091, DOI: 10.1063/1.2907967. 2 T. Miloh, B. Spivak and A.L. Yarin, Journal of Applied Physics, 2009, 106, 114910, DOI: 10.1063/1.3264884. 3 R. Kessick, J. Fenn and G. Tepper, Polymer, 2004, 45, 2981, DOI: 10.1016/j.polymer.2004.02.056. 4 S. Sarkar, S. Deevi and G. Tepper, Macromolecular rapid communications, 2007, 28, 1034, DOI: 10.1002/marc.200700053. 5 S. Maheshwari, H.C. Chang, Advanced Materials, 2009, 21, 349, DOI: 10.1002/adma.200800722. 6 Y.-L Li, I.A. Kinloch and A. Windle, Science, 2004, 304, 276, DOI: 10.1126/science.1094982. 7 A.M. Drews, L. Cademartiri, G.M. Whitesides and K. J. M. Bishop, Journal of Applied Physics, 2014, 114, 143302, DOI: 0.1063/1.4824748. 8 A.M. Drews L. Cademartiri, G.M. Whitesides, K.J.M. Bishop, Journal of Applied Physics, 2013, 114, 143302, DOI: 10.1063/1.4824748. 9 B.A. Kozlov, V. I. Solovyov, Technical Physics, 2007, 52, 892 897, DOI:10.1134/S1063784207070109. 10 L.B. Loeb, Electrical Coronas, University of California Press, Berkeley, 1965. 11 Ch.-Ch. Tsai, P. Mikes, T. Andrukh, E. White, D. Monaenkova, O. Burtovyy, R. Burtovyy, B. Rubin, D. Lukas, I. Luzinov, J.R. Owens and K..G. Kornev, Nanoscale, 2011, 3, DOI: 10.1039/c1nr10773a. 12 U. Ali, Y. Zhou, T. Lin, Nanofibers Production, Properties and Functional Applications, Electrospinning of continuous nanofiber bundles and twisted nanofiber yarn, 2011, DOI: 10.5772/25059. 13 V. Bartels, Handbook of medical textiles, Woodhead Publishing Series in Textiles, Elsevier, 2011, ISBN 085709369X. 9