나노 섬유 순종 기술을 만드는 패브릭 디자이너

우리 모두 알고 있듯이, 직물 조각을 생산하기 위해서는, 직물 디자이너의 기술 요구 사항에 따라 원사가 형성되고 특정 규칙에 따라 결합되어야합니다. 직경의 1/5 밀리미터 인 나노 섬유는 원사와 같이 "순종"하여 필요에 따라 직물로 직조 될 수 있습니까?

사람들이 기대하는 패턴으로 직조와 같은 초극세 나노 섬유를 직조하는 방법은 전기 방사 분야의 과학자들을 괴롭히는 문제입니다.

최근에이 기자는 중국 과학원 상하이 도자기 연구소에서 소식을 받았다. 연구진은 첨단 전기 방사 기술을 사용하여 나노 섬유를 육안으로 볼 수 없게하고 "소중"하고 과학자의 희망에 따라 능직을 "직조"할 수 있었다. , 반지 및 심지어 중국 매듭, 스코틀랜드 격자 무늬 및 기타 패턴 및 과학자들은 다양한 재료를 시도해 왔으며, 규칙적인 패턴으로 나노 천을 "직조"할 수있다.

Liang Feng 리셉션 룸의 이번 호에서, 우리는 중국 과학 아카데미 상해 도자기 연구소의 연구원 인 Changjiang,이 기술의 연구 개발 인력을 초대하여이 기술의 연구 개발 및 응용 분야를 소개했습니다. 과학 기술.

사회자 : 전기 방사 기술이란 무엇입니까?

Chang Jiang : 전기 방사 기술은 전기장의 작용하에 폴리머 용액 (또는 용융물)을 분무하여 나노 규모 초 미세 섬유를 제조하는 새로운 가공 방법입니다. 통상적 인 전기 방사 준비 장치는 주로 고압 전원, 전도성 방 사구를 갖는 액체 저장 장치 및 수집기의 세 부분으로 구성된다. 기기가 작동 할 때 고압이 방 사구에 가해져 고압 노즐과 저압 수집기 사이에 전기장이 생성됩니다. 전압이 어느 정도 증가하면, 용액은 정전기 반발 작용 하에서 표면 장력을 극복합니다. 그리고 방사 구로부터 방출되어 제트를 형성하는 점 탄성력은, 제트가 작동하는 동안 수신기로 점차적으로 미세화되고, 용매는 증발하여 결국 콜렉터 상에 전기 방사 섬유를 형성한다.

이들 필라멘트는 일반적으로 직경이 50 내지 500 나노 미터에 불과하다. 50 나노 미터로 계산하면 두께는 머리카락 지름의 1/5 만입니다.

사회자 : 이전의 전기 방사 기술과 비교할 때 나노 섬유를 "순종"시키는 열쇠는 무엇입니까?

Chang Jiang : 섬유의 증착과 배열은 주로 방 사구에 존재하는 두 종류의 힘에 의해 제어된다는 것을 발견했기 때문에 우리의 기술을보다 정확하게 "제어 가능한 전기 방사 기술"이라고합니다. 수신기와 전기 방사 섬유 사이의 정전기 장에 의해 생성 된 전기 장력. 전기 방사 된 섬유가 전기력 하에서 수집기 근처에서 수신기를 향해 작동 될 때, 섬유 표면의 정전기는 수집기 표면의 반대 극성을 유도한다. 정전기 전하와 반대 전하는 서로 끌어 당겨 쿨롱 인력을 생성하는데, 이는 섬유 증착 및 정렬에 영향을 미치는 다른 중요한 힘입니다. 따라서, 전기 방사 섬유를 "순환 적"으로 침착시키고 배열시키기 위해서는 이들 두 가지 중요한 요소를 제어 할 필요가있다.

이 원리를 사용하여 섬유 퇴적 및 정렬에 영향을 미치는 힘을 제어하기 위해 다양한 구조의 컬렉션 템플릿을 설계하고 활용했으며 복잡한 제어 가능한 패터닝 및 브레이 딩 구조로 전기 방사 섬유 스캐 폴드를 준비했습니다. 이것은 이전의 섬유 방향 제어 기술보다 훨씬 앞서 있습니다. 패턴 및 직조 구조의 제어 가능성이 추가로 향상됨에 따라, 나노 섬유는 "순환 적"이되고, 이는 또한 전기 방사 기술에 대한 더 넓은 응용 전망을 제공한다.

사회자 : 현재이 나노 섬유는 어떤 종류의 재료를 사용합니까?

Changjiang : 폴리 락트산, 폴리 카프로 락톤, 폴리 비닐 피 롤리 돈 등과 같은 다양한 재료를 사용하여 제어 가능한 패터닝 및 제직 구조를 갖는 전기 방사 섬유 재료로 만들 수 있습니다.

중재자 : 어느 분야에서 가장 큰 역할을 할 수 있습니까?

Chang Jiang : 자세히 말해, 응용 분야는 매우 광범위합니다. 현재, 전기 방사 된 나노 섬유는 재생 의학 및 조직 공학 분야에서 큰 응용 전망을 가지고있다. 예를 들어, 조직과 잘 상용되는 중합체 재료로 제조 된 전기 방사 섬유는 이러한 조직의 결함을 복구하기 위해 인공 혈관, 인공 피부 및 인공 뼈 재료로서 사용될 수있다. 또한, 전기 방사 나노 섬유는 전자, 촉매, 항공 우주, 의류 및 기타 산업 분야에서 잠재적 인 시장을 보유하고 있습니다.

사회자 : 의료 분야에서 어떻게 적용됩니까?

Chang Jiang : 전기 방사 나노 섬유는 천연 세포 외 매트릭스와 구조가 매우 유사하기 때문에 기공 구조가 우수하고 강도와 안정성이 우수하며 가공 및 제조가 용이합니다. 따라서 인간 장기 조직 복구 및 재생에 이상적입니다. 스텐트 재료 중 하나입니다. 연골, 뼈, 혈관, 심장 및 신경과 같은 조직 공학 분야에서 광범위하게 적용 할 수 있습니다.

일반적으로 환자가 장기 및 조직 손상을 입을 때, 우리는 일반적으로자가 또는 동종 방법을 사용하여 상처 및 결함을 치료 또는 대체하지만,이 방법은 종종 불충분 한 기증자 또는 거부의 단점이 있습니다. 가까운 미래에, 우리는 인간의 조직 손상을 복구하기 위해 전기 방사 기술과 조직 공학 기술을 결합 할 수 있습니다.

구체적으로, 세포 스캐 폴드는 먼저 환자에 의해 교체 또는 수복 될 조직 또는 기관의 형태에 따라 전기 방사 된 다음, 상응하는 종자 세포가 환자로부터 추출되어 배양을 위해 미리 준비된 세포 스캐 폴드 상에 위치된다. 생분해 성 생체 재료로 만들어진 전기 방사 스캐 폴드는 성장하는 동안 새로운 피부 기관 또는 조직을 형성 할뿐만 아니라 세포의 생물학적 활동을위한 적절한 공간을 제공하고 특정 자극 효과를 생성합니다. 위에서 소개 한 "제어 가능한"기술을 사용하여, 우리는 특정 복잡하고 제어 가능한 패터닝 구조를 갖는 전기 방사 섬유 재료를 준비하고 세포의 미세 구조를 제어함으로써 세포가 더 잘 생산되도록 자극하는 수집 템플릿을 설계 할 수 있음을 지적해야한다. 스텐트. 생물학적 반응. 세포의 증식 및 분화에 의해, 결함이 완전히 회복 될 때까지 조직 및 기관이 점진적으로 형성되고, 스캐 폴드 물질이 점진적으로 분해된다. 결과적으로, 환자는 다시 태어 났고 성장 기질로서 작용하는 전기 방사 스캐 폴드는 그 임무를 수행했다.