eng
Выпуск #2/2022
А.С.Колобков
ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ (ОБЗОР)
ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ (ОБЗОР)
Просмотры: 1569
DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
Электроформование – это универсальный и гибкий метод получения ультратонких волокон. Волокна, получаемые с помощью электроформования, используются во многих отраслях промышленности. Благодаря высокому соотношению длины волокна к его площади особенно большое применение электроформование нашло в производстве фильтрующих материалов, на основе ультратонких синтетических волокон.
Электроформование – это универсальный и гибкий метод получения ультратонких волокон. Волокна, получаемые с помощью электроформования, используются во многих отраслях промышленности. Благодаря высокому соотношению длины волокна к его площади особенно большое применение электроформование нашло в производстве фильтрующих материалов, на основе ультратонких синтетических волокон.
Теги: electroforming membrane nanofibers nanomaterials nanotechnology synthetic fibers мембрана нановолокна наноматериалы нанотехнологии синтетические волокна электроформование
Получено: 22.02.2022 г. | Принято: 28.02.2022 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
Научная статья
ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ (ОБЗОР)
А.С.Колобков1, к.т.н., нач. лаборатории, ORCID ID: 0000-0002-3831-4908 / alfobos@yandex.ru
Аннотация. Электроформование – это универсальный и гибкий метод получения ультратонких волокон. Волокна, получаемые с помощью электроформования, используются во многих отраслях промышленности. Благодаря высокому соотношению длины волокна к его площади особенно большое применение электроформование нашло в производстве фильтрующих материалов, на основе ультратонких синтетических волокон.
Ключевые слова: электроформование, синтетические волокна, мембрана, нанотехнологии, наноматериалы, нановолокна
Для цитирования: А.С.Колобков. Электроформование синтетических волокон и их применение (обзор). НАНОИНДУСТРИЯ. 2022. Т. 15, № 2. С. 118–127. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
Received: 22.02.2022 | Accepted: 28.02.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
Original paper
ELECTROFORMING OF SYNTHETIC FIBRES AND THEIR APPLICATIONS (OVERVIEW)
A.S.Kolobkov1, Cand. of Sci. (Tech), ORCID: 0000-0002-3831-4908 / alfobos@yandex.ru
Abstract. Electroforming is a versatile and flexible method for producing ultrathin fibers. Fibers produced by electroforming are used in many industries due to the high ratio of fiber length to its area. Electroforming has found especially great application in the production of filter materials based on ultrathin synthetic fibers.
Keywords: electroforming, synthetic fibers, membrane, nanotechnology, nanomaterials, nanofibers
For citation: A.S.Kolobkov. Electroforming of synthetic fibres and their applications (overview). NANOINDUSTRY. 2022. V. 15, no. 1. PP. 118–127. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время [1–3] идет процесс формирования шестого технологического уклада, ядром которого будут новые технологии и новые материалы [4]. В их числе широко представлены волокнистые материалы, получаемые по различным технологиям, но для получения качественно новых волокон перспективным способом является электроформование (ЭФ). Данный способ формования в первую очередь предназначен для получения синтетических волокон.
Электростатическое формование волокон, также известное как электроформование, относится к области нанотехнологий благодаря морфологии и масштабу создаваемых структур. Электроформование является весьма перспективной и уникальной технологией для наноматериалов, в частности для производства нановолокон.
В последнее время данный метод получения волокон вызывает большой интерес, хотя и имеет долгую историю. Основные принципы этого способа формования были изобретены уже почти столетие назад. Разные источники придерживаются разных взглядов на эту дату. Развитие ЭФ как отдельной технологии, как принято считать, началось с работ Антона Формхалса в 1930-х годах. Но в работе Бойса [5] в 1887 году уже было упоминание о технологии вытягивания волокон из жидкости с помощью электростатической силы, которая была известна в середине 18 века. Первые патенты в этой области принадлежат Кули и Мортону, зарегистрированные в 1900 и 1902 годах соответственно, которые, вероятно, легли в основу работ Формхалса [6]. В течение следующих 120 лет технология ЭФ была разработана и усовершенствована рядом инженеров и стала перспективной технологией для производства дешевых синтетических волокон, нитей и текстиля.
Новую волну интереса эта технология получила благодаря работе Дж.Доши, Д.Х.Ренекера в 1995 году, в которой авторы ввели термин "электроформование" [7]. В настоящее время ЭФ относится к наиболее перспективным технологиям производства полимерных, керамических и углеродных нановолокон / микроволокон для применения в медицине, фармацевтике, водоочистке, фильтрации, электронике, сборе и хранении энергии, датчиках и в широком спектре других не менее важных областей.
Производство нановолокон
Значительный импульс, который привел к разработке самых выдающихся и современных технологий, был вызван недавними открытиями в области нанонауки. Переход на наноуровень структурного упорядочения материи позволил раскрыть масштабную зависимость свойств хорошо известных материалов. Эти материалы включают наночастицы нулевого измерения или квантовые точки; одномерные нанопроволоки, стержни, волокна и трубки; двумерные нанолистовые (графен, борофен, фосфор, g-C3N4 и др.) [8].
Среди перечисленных наноматериалов выделяются нановолокна. Исключительно высокое отношение площади поверхности к объему наряду с высокой пористостью, простотой и гибкостью в проектировании свойств делает нановолокна привлекательным кандидатом для ряда применений. На сегодняшний день нановолокна были получены из различных материалов, включая природные и синтетические полимеры, наноматериалы на основе углерода, а также полупроводниковые и композитные материалы.
Наряду с разработкой технологий производства огромные усилия были сосредоточены на изучении потенциала применения нановолокон, включая выработку и хранение энергии [9, 10], очистку воды и воздуха [11, 12], а также здравоохранение и биомедицинскую инженерию [13, 14]. Нановолокна могут быть получены с помощью различных технологий. У всех них есть свои плюсы и минусы; они основаны на разных принципах, но цель общая – производить волокна с максимально высокой точностью и воспроизводимостью.
ЭФ с некоторых точек зрения можно рассматривать как вариант электростатического напыления. Это процесс, который производит непрерывные полимерные волокна диаметром в микронном и субмикронном диапазоне под действием внешнего электрического поля, приложенного к жидкому полимеру [15]. Процесс формирования тонких волокон основан на одноосном растяжении и удлинении наэлектризованной вязкоупругой полимерной струи, образованной вязким раствором или расплавом, за счет электростатического отталкивания между поверхностными зарядами и испарением растворителя.
Сама технология электроформования является одной из наиболее устоявшихся и известна уже чуть более века. Но инструменты для всестороннего изучения его продуктов были разработаны совсем недавно, и понимание параметров, которые имеют решающее значение или оказывают лишь незначительное влияние на процесс, наряду с потенциалом техники все еще находится в стадии детального изучения.
Материалы, используемые при электроформовании
Для производства нановолокон часто используются как природные, так и синтетические полимеры. Благодаря концепции "зеленой химии", которая в настоящее время набирает популярность, наиболее часто используемым растворителем и по-прежнему самым дешевым является вода. Многие из растворимых в воде полимеров нетоксичны, биосовместимы и уже используются в пищевой промышленности. Это позволяет концепции "зеленой химии" быть полностью применимой для крупномасштабного промышленного производства.
Использование водорастворимых природных полимеров дает возможность легко модифицировать нановолокна для различных нужд: от биосовместимых повязок для ран до специальных субстратов для вертикального выращивания плесени, грибков или растений.
Получение керамических и углеродных волокон электроформованием
Электроформование позволяет с последующей обработкой производить керамические, углеродные и композитные волокна, в зависимости от характера и условий применяемой обработки.
При изготовлении керамических волокон, полученных электроформованием, наиболее часто используют метод термической обработки после отжима, в форме прокаливания (на воздухе или в кислороде) и пиролиза (обычно в аргоне или другом инертном газе или в вакууме), а также новое перспективное применение – нетепловую обработку плазмой.
Производство керамических волокон не может осуществляться непосредственно электроформованием. При таком подходе волокна-предшественники получают путем введения суспензии порошков нано- или субмикронного размера в раствор полимера. После ЭФ необходимо применять термическую обработку для удаления полимерного связующего, которое действует как обязательный агент для образования волокон, но оно также вызывает склеивание / спекание керамического компонента наряду с сохранением волокнистой морфологии [16]. Несмотря на кажущуюся простоту, физический подход не получил широкого распространения из-за своих ограничений. Наиболее важные из них связаны с требованиями, предъявляемыми к используемым частицам, размер частиц должен быть намного меньше желаемого диаметра конечного волокна при высокой концентрации, чтобы обеспечить сплавление частиц во время термообработки. Чем выше концентрация частиц, тем плотнее они будут располагаться в волокне и тем выше вероятность того, что они сплавятся и сохранят волокнистую морфологию во время термической обработки. С другой стороны, концентрация керамического порошка напрямую влияет на вязкость раствора ЭФ, увеличивая ее. Это приводит к росту диаметра сформованных волокон, тем самым вводя еще одно ограничение.
Также следует упомянуть экономический аспект: порошки с меньшим размером частиц намного дороже или должны быть измельчены, что также требует дорогостоящего оборудования.
По сравнению с физическим, химический подход является более сложным, но обеспечивает более высокий уровень технической гибкости и позволяет более точно настраивать конечные свойства волокон. Для синтеза сложных керамических материалов (сложных оксидов, неоксидных структур), как часть химического подхода, также часто используется технология геля. В этом случае один или несколько отдельных керамических предшественников заменяются последовательным синтезом геля.
Поскольку полимерно-керамические композиты-предшественники уже подготовлены, следующий этап после электроформования – обработка после отжима, является необходимым и общим для обоих подходов. Происходит удаление полимерной матрицы с образованием керамических волокон.
Для этой цели обычно используется термическая обработка. Некоторые из керамических предшественников (алкоксиды и галогениды металлов) обладают высокой реакционной способностью и превращаются в керамику (путем гидролиза с влажностью воздуха) уже в процессе ЭФ [17]. Сформированная керамика часто является аморфной, поэтому полученные полимерно-керамические композиты все еще требуют высокотемпературной обработки также для кристаллизации керамики. Термическая обработка включает в себя как прокаливание, так и пиролиз, и в зависимости от применяемой температуры и атмосферы эффект может сильно различаться. Прокаливание при низких температурах в некоторых полимерах (ПВС, ПАН) [16] может инициировать внутриволоконные и межволоконные превращения, такие как сшивание полимеров и слияние волокон или образование сетей соответственно. Прокаливание при высоких температурах (>>300 °C) приводит к предварительному окислению полимера, за которым следует его полное окисление и удаление (выгорание) вместе с образованием керамики, кристаллизацией, спеканием и сплавлением керамических зерен и последующим образованием волокон.
С другой стороны, пиролиз – термообработка в инертной атмосфере или вакууме – приводит к карбонизации полимерной основы волокон и других органических компонентов с сохранением формы и образованием волокнистых материалов на основе углерода [18].
Это было использовано для получения широкого спектра углеродных волокон, которые применяются в качестве катализаторов, электродов для реакций выделения газа, топливных элементов, суперконденсаторов [19], накопителей водорода [9], фильтров с наночастицами, сорбентов для удаления драгоценных металлов из сточных и морских вод и ряда других перспективных применений [20].
Наиболее часто используемым полимером для получения углеродных волокон электроформованием является полиакрилонитрил [18], но из-за его высокой цены существуют работы, направленные на замену его поливинилами [21], а также их композитов и смесей с лигнином [22]. Добавление небольших количеств керамических предшественников (в основном солей металлов) в раствор полимера приводит к образованию наночастиц внутри и/или снаружи волокна во время пиролиза. Точная настройка условий термообработки позволяет использовать сформированные наночастицы в качестве зародышей для синтеза углеродных нанотрубок.
Применение нановолокон
За последние три десятилетия ЭФ нановолокна получили широкий спектр применений. С каждым годом число областей, в которых используются волокна, и в частности нановолокна, быстро растет. Мембрана, полученная электроформованием, представляет собой многослойный мат из нановолокон, лежащих в хаотическом порядке (рис.1).
С биологической точки зрения почти все ткани и органы человека основаны на нановолокнистых формах или структурах, включая кости, дентин, хрящи и кожу. Все они характеризуются хорошо организованными иерархическими волокнистыми структурами, в частности внеклеточным матриксом [16]. Это позволяет использовать синтетические волокнистые каркасы для замены или регенерации поврежденных тканей или частей органов.
В промышленной области нановолокна широко используются в различных видах передовых материалов и композитов, фильтрации, специальной и уникальной одежде, электронных устройствах, прозрачных / гибких, солнечных элементах и экранах.
ФИЛЬТРАЦИЯ И МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ / НАНОФИЛЬТРАЦИЯ
Поскольку каналы и структурные элементы фильтра должны соответствовать масштабу частиц или капель, которые должны быть захвачены фильтром, одним из прямых способов разработки высокоэффективных и эффективных фильтрующих материалов является использование волокон нанометрового размера в структуре фильтра.
Углеродные, полимерные или керамические нановолокна, благодаря большой площади поверхности, подходят для адсорбции ценных или токсичных веществ [11].
В системах очистки воды нановолокнистые мембраны используются для фильтрации и мембранной дистилляции [23]. Нановолокнистые мембраны, используемые в этой технологии, позволяют опреснять морскую воду с высокой производительностью и автономно, используя только солнечную энергию.
Военная промышленность и передовые композиты (композиты для брони и конструкционных деталей). Полимерные и керамические матричные композитные материалы, армированные волокнами, могут быть использованы в качестве новых легких материалов для приборов, самолетов или бронепластин для личного пользования и транспортных средств. Благодаря очень малым диаметрам волокон и большой площади контакта рассеивание энергии удара может быть намного более эффективным при тех же размерах материалов. Это позволяет снизить вес брони наряду с сохранением защитной способности [24].
Также ведутся работы по созданию гибких материалов с повышенной прочностью, модулем упругости и ударной вязкостью. Это вызвано низкой кристалличностью нановолокон, возникающей в результате быстрого затвердевания ультратонких струй.
Полупроводниковые материалы, такие как TiO2, SnO2, ZnO, WO3, MoO3, используют для обнаружения следовые концентрации газообразных соединений. В принципе, более высокая удельная площадь поверхности и пористость чувствительного материала могут привести к более высокой чувствительности датчика. Кроме того, одномерные материалы могут предоставить дополнительные преимущества в обеспечении быстрого массопереноса молекул-мишеней вокруг области взаимодействия, а также преодоления барьеров носителями заряда. Керамические нановолокна успешно применяются в качестве чувствительных интерфейсов для обнаружения множества газов с повышенным пределом обнаружения, с известными примерами, включая NO2, CO, H2O, NH3, CH3OH, C2H5OH, O2, H2 и толуол [17].
В настоящее время в пищевой промышленности все большее внимание уделяется многим новым активным упаковочным материалам. Активная упаковка может препятствовать росту микроорганизмов на поверхности пищевых продуктов, улучшать питательные и сенсорные качества пищевых продуктов, продлевать срок годности определенных пищевых продуктов и снижать воздействие упаковки на окружающую среду [25]. Технологии активной упаковки могут быть основаны на синтетических или натуральных материалах, а некоторые содержат активные компоненты, такие как антиоксиданты, противомикробные препараты, витамины, ароматизаторы или красители. Функциональные электрошлифовальные маты могут быть использованы в качестве инструментов для разработки нанокомпозитных тканей из широкого спектра пластмасс с улучшенными характеристиками для упаковочных применений.
Использование нановолокон в пищевой промышленности не ограничивается только вышеупомянутыми областями. Было показано, что нановолокнистые маты могут иметь потенциал для применения в вертикальном выращивании продуктов, таких как грибы, с возможностью разработки свойств конечного продукта или даже наоборот, если он может продемонстрировать противогрибковую функциональность [26].
Полимерные мембраны также обладают потенциалом для таких применений, как рассеивание электростатического заряда, защита от коррозии, защита от электромагнитных помех, фотоэлектрические устройства, изготовление микроэлектронных устройств или машин, таких как переходы Шоттки, датчики и исполнительные механизмы и т.д. Поскольку скорость электрохимических реакций пропорциональна площади поверхности электрода, проводящие нановолокнистые мембраны также вполне подходят для использования в качестве пористых электродов при разработке высокопроизводительных батарей и топливных элементов с полимерными электролитными мембранами благодаря их высокой пористости и присущей им большой общей площади поверхности. Полимерные батареи были разработаны для сотовых телефонов, чтобы заменить обычные громоздкие литиевые батареи [27]. Изолирующие маты из полимерных волокон могут использоваться в качестве разделителей в тех же батареях или суперконденсаторах.
Углеродные и керамические волокна являются перспективными материалами для расщепления воды, хранения водорода, мембран для топливных элементов различных конструкций, электродов в суперконденсаторах и солнечных элементов, чувствительных к красителям [9].
ВЫВОДЫ
Очевидно, что ЭФ – это универсальная технология, способная создавать уникальные материалы с различными свойствами. Несмотря на значительный объем проводимых исследований, высокий уровень прикладных технических усовершенствований и широкий спектр применений, в которых уже используются нановолокна с электроформованием, все еще существуют некоторые проблемы:
Безопасность технического персонала. Использование высоковольтных источников питания требует обучения технике безопасности и повышенной осторожности при работе с оборудованием. Улучшенная автоматизация процесса и отказоустойчивые компоненты/модули могут обеспечить необходимую безопасность.
Отсутствие надежных моделей прогнозирования. Существует всего несколько работ, посвященных теоретическим предсказаниям результатов ЭФ, но они не являются универсальными и не могут включать все влияющие параметры для прогнозирования результатов своей ЭФ.
При применении нановолокон в композитах все еще существует проблема с дисперсией волокон внутри матрицы.
Стоит отметить, что получаемые материалы по технологии электроформования на сегодняшний день не могут использоваться как конструкционные, из-за ограничений воспроизводимости геометрических размеров и как следствие механических характеристик. Основная область – это функциональные материалы.
Несмотря на существующие проблемы, технология электроформования волокон представляет большой интерес и потенциал для получения материалов с уникальными свойствами.
Информация о рецензировании
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Онищенко Г.Г., Каблов Е.Н., Иванов В.В. Научно-технологическое развитие России в контексте достижения национальных целей: проблемы и решения. Инновации. 2020. № 6 (260). С. 3–16.
Каблов Е.Н. ВИАМ: Материалы нового поколения для ПД-14. Крылья Родины, 2019. № 7–8. С. 54–58.
Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций. Крылья Родины, 2016. № 5. С. 8–18.
Каблов Е.Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки. Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90. № 4. С. 331–334.
Boys C.V. On the production, properties, and some suggested uses of the finest threads, Proc. Phys. Soc., London 9 (1887) P. 8, https://doi.org/10.1088/1478-7814/9/1/303.
Davis F.J., Mohan S.D., Ibraheem M.A. Chapter 1. Introduction, in: Electrospinning Princ. Pract. Possibilities, The Royal Society of Chemistry, 2015, PP. 1e21, https://doi.org/10.1039/9781849735575-00001.
Doshi J., Reneker D.H. Electrospinning process and applications of electrospun fibers, J. Electrost. 35 (1995) P. 151e160, https://doi.org/10.1016/0304-3886(95)00041-8.
Kenry, Lim C.T. Nanofiber technology: current status and emerging developments, Prog. Polym. Sci. 70 (2017) P. 1e17, https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2017.03.002.
Jo S.M. Electrospun nanofibrous materials and their hydrogen storage, Hydrog. Storage (2012) P. 181e210, https://doi.org/10.5772/50521.
Xia G., Chen X., Zhao Y., Li X., Guo Z., Jensen C.M., Gu Q., Yu X. High-performance hydrogen storage nanoparticles inside hierarchical porous carbon nanofibers with stable cycling, ACS Appl. Mater. Interfaces 9 (2017) P. 15502e15509, https://doi.org/10.1021/acsami.7b02589.
Chitpong N., Husson S.M. Nanofiber ion-exchange membranes for the rapid uptake and recovery of heavy metals from water, Membranes (Basel) 6 (2016) P. 59, https://doi.org/10.3390/membranes6040059.
Шестаков А.М., Хасков М.А., Сорокин О.Ю. Неорганические волокна на основе кремнийорганических полимерных прекурсоров для высоко-термостойких композиционных материалов (обзор). Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2019. № 1. С. Т. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022). dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2019-0-1-74-91.
Chitpong N., Husson S.M. High-capacity, nanofiber-based ion-exchange membranes for the selective recovery of heavy metals from impaired waters, Separ. Purif. Technol. 179 (2017) P. 94e103, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.02.009.
Singh S. Nanofiber electrodes for biosensors, in: A. Barhoum M. Bechelany A. Makhlouf (Eds.), Handb. Nanofibers, Springer International Publishing, Cham, 2018, PP. 1e17, https://doi.org/10.1007/978-3-319-42789-8_41-1.
Ghorani B., Tucker N. Fundamentals of electrospinning as a novel delivery vehicle for bioactive compounds in food nanotechnology, Food Hydrocolloids 51 (2015) P. 227e240, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.05.024.
Deitzel J., Kleinmeyer J., Harris D., Beck Tan N. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles, Polymer (Guildf) 42 (2001) P. 261e272, https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00250-0.
Nakane K., Morinaga M., Ogata N. Formation of niobium oxide and carbide nanofibers from poly(vinyl alcohol)/niobium oxide composite nanofibers. J. Mater. Sci. 48 (2013) P. 7774e7779, https://doi.org/10.1007/s10853-013-7614-0.
Начаркина А.В., Зеленина И.В., Валуева М.И., Воронина О.Г. Влияние аппретирования углеродного волокна при получении объемно-армированных преформ на свойства высокотемпературного углепластика. Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2021. № 1. С. Т. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022). https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-1-54-65.
Liu Q., Zhu J., Zhang L., Qiu Y. Recent advances in energy materials by electrospinning, Renew. Sustain. Energy Re. V. 81. (2018) PP. 1825e1858, https://doi.org/10.1016/J.RSER.2017.05.281.
Щур П.А., Соловьянчик Л.В., Кондрашов С.В. Перспективные способы получения электрохромных устройств на основе наноструктурированных покрытий (обзор). Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2021. № 3. С. Т. 09. http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022). https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-3-99-108.
Daraghmeh A., Hussain S., Saadeddin I., Servera L., Xuriguera E., Cornet A., Cirera A. A study of carbon nanofibers and active carbon as symmetric supercapacitor in aqueous electrolyte: a comparative study. Nanoscale Res. Lett. 12 (2017) P. 639, https://doi.org/10.1186/s11671-017-2415-z.
Yang Y., Centrone A., Chen L., Simeon F., Hatton A.T., Rutledge G.C. Highly porous electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF)-based carbon fiber, Carbon N.Y. 49 (2011) P. 3395e3403, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.04.015.
Jin J., Ogale A.A. Carbon fibers derived from wet-spinning of equicomponent lignin/polyacrylonitrile blends. J. Appl. Polym. Sci. 135 (2018) P. 1e9, https://doi.org/10.1002/app. 45903.
Дориомедов М.С. Рынок арамидного волокна: виды, свойства, применение. Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2020. № 11. С. Т. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022), https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-11-48-59.
Zhang C., Li Y., Wang P., Zhang H. Electrospinning of nanofibers: potentials and perspectives for active food packaging. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 19 (2020) PP. 479e502, https://doi.org/10.1111/1541-4337.12536.
Sabantina L., Kinzel F., Hauser T., Többer A., Klöcker M., Döpke C., Böttjer R., Wehlage D., Rattenholl A., Ehrmann A. Comparative study of Pleurotus ostreatus mushroom grown on modified PAN nanofiber mats, Nanomaterials. No. 9 (2019), https://doi.org/10.3390/nano9030475.
Bhardwaj N., Kundu S.C. Electrospinning: a fascinating fiber fabrication technique, Biotechnol. Ad. v. 28. (2010) PP. 325e347, https://doi.org/10.1016/j.biotechad.v.2010.01.004.
Declaration of Competing Interest. The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.
Научная статья
ЭЛЕКТРОФОРМОВАНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ (ОБЗОР)
А.С.Колобков1, к.т.н., нач. лаборатории, ORCID ID: 0000-0002-3831-4908 / alfobos@yandex.ru
Аннотация. Электроформование – это универсальный и гибкий метод получения ультратонких волокон. Волокна, получаемые с помощью электроформования, используются во многих отраслях промышленности. Благодаря высокому соотношению длины волокна к его площади особенно большое применение электроформование нашло в производстве фильтрующих материалов, на основе ультратонких синтетических волокон.
Ключевые слова: электроформование, синтетические волокна, мембрана, нанотехнологии, наноматериалы, нановолокна
Для цитирования: А.С.Колобков. Электроформование синтетических волокон и их применение (обзор). НАНОИНДУСТРИЯ. 2022. Т. 15, № 2. С. 118–127. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
Received: 22.02.2022 | Accepted: 28.02.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
Original paper
ELECTROFORMING OF SYNTHETIC FIBRES AND THEIR APPLICATIONS (OVERVIEW)
A.S.Kolobkov1, Cand. of Sci. (Tech), ORCID: 0000-0002-3831-4908 / alfobos@yandex.ru
Abstract. Electroforming is a versatile and flexible method for producing ultrathin fibers. Fibers produced by electroforming are used in many industries due to the high ratio of fiber length to its area. Electroforming has found especially great application in the production of filter materials based on ultrathin synthetic fibers.
Keywords: electroforming, synthetic fibers, membrane, nanotechnology, nanomaterials, nanofibers
For citation: A.S.Kolobkov. Electroforming of synthetic fibres and their applications (overview). NANOINDUSTRY. 2022. V. 15, no. 1. PP. 118–127. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.2.118.127
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время [1–3] идет процесс формирования шестого технологического уклада, ядром которого будут новые технологии и новые материалы [4]. В их числе широко представлены волокнистые материалы, получаемые по различным технологиям, но для получения качественно новых волокон перспективным способом является электроформование (ЭФ). Данный способ формования в первую очередь предназначен для получения синтетических волокон.
Электростатическое формование волокон, также известное как электроформование, относится к области нанотехнологий благодаря морфологии и масштабу создаваемых структур. Электроформование является весьма перспективной и уникальной технологией для наноматериалов, в частности для производства нановолокон.
В последнее время данный метод получения волокон вызывает большой интерес, хотя и имеет долгую историю. Основные принципы этого способа формования были изобретены уже почти столетие назад. Разные источники придерживаются разных взглядов на эту дату. Развитие ЭФ как отдельной технологии, как принято считать, началось с работ Антона Формхалса в 1930-х годах. Но в работе Бойса [5] в 1887 году уже было упоминание о технологии вытягивания волокон из жидкости с помощью электростатической силы, которая была известна в середине 18 века. Первые патенты в этой области принадлежат Кули и Мортону, зарегистрированные в 1900 и 1902 годах соответственно, которые, вероятно, легли в основу работ Формхалса [6]. В течение следующих 120 лет технология ЭФ была разработана и усовершенствована рядом инженеров и стала перспективной технологией для производства дешевых синтетических волокон, нитей и текстиля.
Новую волну интереса эта технология получила благодаря работе Дж.Доши, Д.Х.Ренекера в 1995 году, в которой авторы ввели термин "электроформование" [7]. В настоящее время ЭФ относится к наиболее перспективным технологиям производства полимерных, керамических и углеродных нановолокон / микроволокон для применения в медицине, фармацевтике, водоочистке, фильтрации, электронике, сборе и хранении энергии, датчиках и в широком спектре других не менее важных областей.
Производство нановолокон
Значительный импульс, который привел к разработке самых выдающихся и современных технологий, был вызван недавними открытиями в области нанонауки. Переход на наноуровень структурного упорядочения материи позволил раскрыть масштабную зависимость свойств хорошо известных материалов. Эти материалы включают наночастицы нулевого измерения или квантовые точки; одномерные нанопроволоки, стержни, волокна и трубки; двумерные нанолистовые (графен, борофен, фосфор, g-C3N4 и др.) [8].
Среди перечисленных наноматериалов выделяются нановолокна. Исключительно высокое отношение площади поверхности к объему наряду с высокой пористостью, простотой и гибкостью в проектировании свойств делает нановолокна привлекательным кандидатом для ряда применений. На сегодняшний день нановолокна были получены из различных материалов, включая природные и синтетические полимеры, наноматериалы на основе углерода, а также полупроводниковые и композитные материалы.
Наряду с разработкой технологий производства огромные усилия были сосредоточены на изучении потенциала применения нановолокон, включая выработку и хранение энергии [9, 10], очистку воды и воздуха [11, 12], а также здравоохранение и биомедицинскую инженерию [13, 14]. Нановолокна могут быть получены с помощью различных технологий. У всех них есть свои плюсы и минусы; они основаны на разных принципах, но цель общая – производить волокна с максимально высокой точностью и воспроизводимостью.
ЭФ с некоторых точек зрения можно рассматривать как вариант электростатического напыления. Это процесс, который производит непрерывные полимерные волокна диаметром в микронном и субмикронном диапазоне под действием внешнего электрического поля, приложенного к жидкому полимеру [15]. Процесс формирования тонких волокон основан на одноосном растяжении и удлинении наэлектризованной вязкоупругой полимерной струи, образованной вязким раствором или расплавом, за счет электростатического отталкивания между поверхностными зарядами и испарением растворителя.
Сама технология электроформования является одной из наиболее устоявшихся и известна уже чуть более века. Но инструменты для всестороннего изучения его продуктов были разработаны совсем недавно, и понимание параметров, которые имеют решающее значение или оказывают лишь незначительное влияние на процесс, наряду с потенциалом техники все еще находится в стадии детального изучения.
Материалы, используемые при электроформовании
Для производства нановолокон часто используются как природные, так и синтетические полимеры. Благодаря концепции "зеленой химии", которая в настоящее время набирает популярность, наиболее часто используемым растворителем и по-прежнему самым дешевым является вода. Многие из растворимых в воде полимеров нетоксичны, биосовместимы и уже используются в пищевой промышленности. Это позволяет концепции "зеленой химии" быть полностью применимой для крупномасштабного промышленного производства.
Использование водорастворимых природных полимеров дает возможность легко модифицировать нановолокна для различных нужд: от биосовместимых повязок для ран до специальных субстратов для вертикального выращивания плесени, грибков или растений.
Получение керамических и углеродных волокон электроформованием
Электроформование позволяет с последующей обработкой производить керамические, углеродные и композитные волокна, в зависимости от характера и условий применяемой обработки.
При изготовлении керамических волокон, полученных электроформованием, наиболее часто используют метод термической обработки после отжима, в форме прокаливания (на воздухе или в кислороде) и пиролиза (обычно в аргоне или другом инертном газе или в вакууме), а также новое перспективное применение – нетепловую обработку плазмой.
Производство керамических волокон не может осуществляться непосредственно электроформованием. При таком подходе волокна-предшественники получают путем введения суспензии порошков нано- или субмикронного размера в раствор полимера. После ЭФ необходимо применять термическую обработку для удаления полимерного связующего, которое действует как обязательный агент для образования волокон, но оно также вызывает склеивание / спекание керамического компонента наряду с сохранением волокнистой морфологии [16]. Несмотря на кажущуюся простоту, физический подход не получил широкого распространения из-за своих ограничений. Наиболее важные из них связаны с требованиями, предъявляемыми к используемым частицам, размер частиц должен быть намного меньше желаемого диаметра конечного волокна при высокой концентрации, чтобы обеспечить сплавление частиц во время термообработки. Чем выше концентрация частиц, тем плотнее они будут располагаться в волокне и тем выше вероятность того, что они сплавятся и сохранят волокнистую морфологию во время термической обработки. С другой стороны, концентрация керамического порошка напрямую влияет на вязкость раствора ЭФ, увеличивая ее. Это приводит к росту диаметра сформованных волокон, тем самым вводя еще одно ограничение.
Также следует упомянуть экономический аспект: порошки с меньшим размером частиц намного дороже или должны быть измельчены, что также требует дорогостоящего оборудования.
По сравнению с физическим, химический подход является более сложным, но обеспечивает более высокий уровень технической гибкости и позволяет более точно настраивать конечные свойства волокон. Для синтеза сложных керамических материалов (сложных оксидов, неоксидных структур), как часть химического подхода, также часто используется технология геля. В этом случае один или несколько отдельных керамических предшественников заменяются последовательным синтезом геля.
Поскольку полимерно-керамические композиты-предшественники уже подготовлены, следующий этап после электроформования – обработка после отжима, является необходимым и общим для обоих подходов. Происходит удаление полимерной матрицы с образованием керамических волокон.
Для этой цели обычно используется термическая обработка. Некоторые из керамических предшественников (алкоксиды и галогениды металлов) обладают высокой реакционной способностью и превращаются в керамику (путем гидролиза с влажностью воздуха) уже в процессе ЭФ [17]. Сформированная керамика часто является аморфной, поэтому полученные полимерно-керамические композиты все еще требуют высокотемпературной обработки также для кристаллизации керамики. Термическая обработка включает в себя как прокаливание, так и пиролиз, и в зависимости от применяемой температуры и атмосферы эффект может сильно различаться. Прокаливание при низких температурах в некоторых полимерах (ПВС, ПАН) [16] может инициировать внутриволоконные и межволоконные превращения, такие как сшивание полимеров и слияние волокон или образование сетей соответственно. Прокаливание при высоких температурах (>>300 °C) приводит к предварительному окислению полимера, за которым следует его полное окисление и удаление (выгорание) вместе с образованием керамики, кристаллизацией, спеканием и сплавлением керамических зерен и последующим образованием волокон.
С другой стороны, пиролиз – термообработка в инертной атмосфере или вакууме – приводит к карбонизации полимерной основы волокон и других органических компонентов с сохранением формы и образованием волокнистых материалов на основе углерода [18].
Это было использовано для получения широкого спектра углеродных волокон, которые применяются в качестве катализаторов, электродов для реакций выделения газа, топливных элементов, суперконденсаторов [19], накопителей водорода [9], фильтров с наночастицами, сорбентов для удаления драгоценных металлов из сточных и морских вод и ряда других перспективных применений [20].
Наиболее часто используемым полимером для получения углеродных волокон электроформованием является полиакрилонитрил [18], но из-за его высокой цены существуют работы, направленные на замену его поливинилами [21], а также их композитов и смесей с лигнином [22]. Добавление небольших количеств керамических предшественников (в основном солей металлов) в раствор полимера приводит к образованию наночастиц внутри и/или снаружи волокна во время пиролиза. Точная настройка условий термообработки позволяет использовать сформированные наночастицы в качестве зародышей для синтеза углеродных нанотрубок.
Применение нановолокон
За последние три десятилетия ЭФ нановолокна получили широкий спектр применений. С каждым годом число областей, в которых используются волокна, и в частности нановолокна, быстро растет. Мембрана, полученная электроформованием, представляет собой многослойный мат из нановолокон, лежащих в хаотическом порядке (рис.1).
С биологической точки зрения почти все ткани и органы человека основаны на нановолокнистых формах или структурах, включая кости, дентин, хрящи и кожу. Все они характеризуются хорошо организованными иерархическими волокнистыми структурами, в частности внеклеточным матриксом [16]. Это позволяет использовать синтетические волокнистые каркасы для замены или регенерации поврежденных тканей или частей органов.
В промышленной области нановолокна широко используются в различных видах передовых материалов и композитов, фильтрации, специальной и уникальной одежде, электронных устройствах, прозрачных / гибких, солнечных элементах и экранах.
ФИЛЬТРАЦИЯ И МИКРОФИЛЬТРАЦИЯ / НАНОФИЛЬТРАЦИЯ
Поскольку каналы и структурные элементы фильтра должны соответствовать масштабу частиц или капель, которые должны быть захвачены фильтром, одним из прямых способов разработки высокоэффективных и эффективных фильтрующих материалов является использование волокон нанометрового размера в структуре фильтра.
Углеродные, полимерные или керамические нановолокна, благодаря большой площади поверхности, подходят для адсорбции ценных или токсичных веществ [11].
В системах очистки воды нановолокнистые мембраны используются для фильтрации и мембранной дистилляции [23]. Нановолокнистые мембраны, используемые в этой технологии, позволяют опреснять морскую воду с высокой производительностью и автономно, используя только солнечную энергию.
Военная промышленность и передовые композиты (композиты для брони и конструкционных деталей). Полимерные и керамические матричные композитные материалы, армированные волокнами, могут быть использованы в качестве новых легких материалов для приборов, самолетов или бронепластин для личного пользования и транспортных средств. Благодаря очень малым диаметрам волокон и большой площади контакта рассеивание энергии удара может быть намного более эффективным при тех же размерах материалов. Это позволяет снизить вес брони наряду с сохранением защитной способности [24].
Также ведутся работы по созданию гибких материалов с повышенной прочностью, модулем упругости и ударной вязкостью. Это вызвано низкой кристалличностью нановолокон, возникающей в результате быстрого затвердевания ультратонких струй.
Полупроводниковые материалы, такие как TiO2, SnO2, ZnO, WO3, MoO3, используют для обнаружения следовые концентрации газообразных соединений. В принципе, более высокая удельная площадь поверхности и пористость чувствительного материала могут привести к более высокой чувствительности датчика. Кроме того, одномерные материалы могут предоставить дополнительные преимущества в обеспечении быстрого массопереноса молекул-мишеней вокруг области взаимодействия, а также преодоления барьеров носителями заряда. Керамические нановолокна успешно применяются в качестве чувствительных интерфейсов для обнаружения множества газов с повышенным пределом обнаружения, с известными примерами, включая NO2, CO, H2O, NH3, CH3OH, C2H5OH, O2, H2 и толуол [17].
В настоящее время в пищевой промышленности все большее внимание уделяется многим новым активным упаковочным материалам. Активная упаковка может препятствовать росту микроорганизмов на поверхности пищевых продуктов, улучшать питательные и сенсорные качества пищевых продуктов, продлевать срок годности определенных пищевых продуктов и снижать воздействие упаковки на окружающую среду [25]. Технологии активной упаковки могут быть основаны на синтетических или натуральных материалах, а некоторые содержат активные компоненты, такие как антиоксиданты, противомикробные препараты, витамины, ароматизаторы или красители. Функциональные электрошлифовальные маты могут быть использованы в качестве инструментов для разработки нанокомпозитных тканей из широкого спектра пластмасс с улучшенными характеристиками для упаковочных применений.
Использование нановолокон в пищевой промышленности не ограничивается только вышеупомянутыми областями. Было показано, что нановолокнистые маты могут иметь потенциал для применения в вертикальном выращивании продуктов, таких как грибы, с возможностью разработки свойств конечного продукта или даже наоборот, если он может продемонстрировать противогрибковую функциональность [26].
Полимерные мембраны также обладают потенциалом для таких применений, как рассеивание электростатического заряда, защита от коррозии, защита от электромагнитных помех, фотоэлектрические устройства, изготовление микроэлектронных устройств или машин, таких как переходы Шоттки, датчики и исполнительные механизмы и т.д. Поскольку скорость электрохимических реакций пропорциональна площади поверхности электрода, проводящие нановолокнистые мембраны также вполне подходят для использования в качестве пористых электродов при разработке высокопроизводительных батарей и топливных элементов с полимерными электролитными мембранами благодаря их высокой пористости и присущей им большой общей площади поверхности. Полимерные батареи были разработаны для сотовых телефонов, чтобы заменить обычные громоздкие литиевые батареи [27]. Изолирующие маты из полимерных волокон могут использоваться в качестве разделителей в тех же батареях или суперконденсаторах.
Углеродные и керамические волокна являются перспективными материалами для расщепления воды, хранения водорода, мембран для топливных элементов различных конструкций, электродов в суперконденсаторах и солнечных элементов, чувствительных к красителям [9].
ВЫВОДЫ
Очевидно, что ЭФ – это универсальная технология, способная создавать уникальные материалы с различными свойствами. Несмотря на значительный объем проводимых исследований, высокий уровень прикладных технических усовершенствований и широкий спектр применений, в которых уже используются нановолокна с электроформованием, все еще существуют некоторые проблемы:
Безопасность технического персонала. Использование высоковольтных источников питания требует обучения технике безопасности и повышенной осторожности при работе с оборудованием. Улучшенная автоматизация процесса и отказоустойчивые компоненты/модули могут обеспечить необходимую безопасность.
Отсутствие надежных моделей прогнозирования. Существует всего несколько работ, посвященных теоретическим предсказаниям результатов ЭФ, но они не являются универсальными и не могут включать все влияющие параметры для прогнозирования результатов своей ЭФ.
При применении нановолокон в композитах все еще существует проблема с дисперсией волокон внутри матрицы.
Стоит отметить, что получаемые материалы по технологии электроформования на сегодняшний день не могут использоваться как конструкционные, из-за ограничений воспроизводимости геометрических размеров и как следствие механических характеристик. Основная область – это функциональные материалы.
Несмотря на существующие проблемы, технология электроформования волокон представляет большой интерес и потенциал для получения материалов с уникальными свойствами.
Информация о рецензировании
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Онищенко Г.Г., Каблов Е.Н., Иванов В.В. Научно-технологическое развитие России в контексте достижения национальных целей: проблемы и решения. Инновации. 2020. № 6 (260). С. 3–16.
Каблов Е.Н. ВИАМ: Материалы нового поколения для ПД-14. Крылья Родины, 2019. № 7–8. С. 54–58.
Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций. Крылья Родины, 2016. № 5. С. 8–18.
Каблов Е.Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки. Вестник Российской академии наук. 2020. Т. 90. № 4. С. 331–334.
Boys C.V. On the production, properties, and some suggested uses of the finest threads, Proc. Phys. Soc., London 9 (1887) P. 8, https://doi.org/10.1088/1478-7814/9/1/303.
Davis F.J., Mohan S.D., Ibraheem M.A. Chapter 1. Introduction, in: Electrospinning Princ. Pract. Possibilities, The Royal Society of Chemistry, 2015, PP. 1e21, https://doi.org/10.1039/9781849735575-00001.
Doshi J., Reneker D.H. Electrospinning process and applications of electrospun fibers, J. Electrost. 35 (1995) P. 151e160, https://doi.org/10.1016/0304-3886(95)00041-8.
Kenry, Lim C.T. Nanofiber technology: current status and emerging developments, Prog. Polym. Sci. 70 (2017) P. 1e17, https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2017.03.002.
Jo S.M. Electrospun nanofibrous materials and their hydrogen storage, Hydrog. Storage (2012) P. 181e210, https://doi.org/10.5772/50521.
Xia G., Chen X., Zhao Y., Li X., Guo Z., Jensen C.M., Gu Q., Yu X. High-performance hydrogen storage nanoparticles inside hierarchical porous carbon nanofibers with stable cycling, ACS Appl. Mater. Interfaces 9 (2017) P. 15502e15509, https://doi.org/10.1021/acsami.7b02589.
Chitpong N., Husson S.M. Nanofiber ion-exchange membranes for the rapid uptake and recovery of heavy metals from water, Membranes (Basel) 6 (2016) P. 59, https://doi.org/10.3390/membranes6040059.
Шестаков А.М., Хасков М.А., Сорокин О.Ю. Неорганические волокна на основе кремнийорганических полимерных прекурсоров для высоко-термостойких композиционных материалов (обзор). Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2019. № 1. С. Т. 09. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022). dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2019-0-1-74-91.
Chitpong N., Husson S.M. High-capacity, nanofiber-based ion-exchange membranes for the selective recovery of heavy metals from impaired waters, Separ. Purif. Technol. 179 (2017) P. 94e103, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.02.009.
Singh S. Nanofiber electrodes for biosensors, in: A. Barhoum M. Bechelany A. Makhlouf (Eds.), Handb. Nanofibers, Springer International Publishing, Cham, 2018, PP. 1e17, https://doi.org/10.1007/978-3-319-42789-8_41-1.
Ghorani B., Tucker N. Fundamentals of electrospinning as a novel delivery vehicle for bioactive compounds in food nanotechnology, Food Hydrocolloids 51 (2015) P. 227e240, https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.05.024.
Deitzel J., Kleinmeyer J., Harris D., Beck Tan N. The effect of processing variables on the morphology of electrospun nanofibers and textiles, Polymer (Guildf) 42 (2001) P. 261e272, https://doi.org/10.1016/S0032-3861(00)00250-0.
Nakane K., Morinaga M., Ogata N. Formation of niobium oxide and carbide nanofibers from poly(vinyl alcohol)/niobium oxide composite nanofibers. J. Mater. Sci. 48 (2013) P. 7774e7779, https://doi.org/10.1007/s10853-013-7614-0.
Начаркина А.В., Зеленина И.В., Валуева М.И., Воронина О.Г. Влияние аппретирования углеродного волокна при получении объемно-армированных преформ на свойства высокотемпературного углепластика. Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2021. № 1. С. Т. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022). https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-1-54-65.
Liu Q., Zhu J., Zhang L., Qiu Y. Recent advances in energy materials by electrospinning, Renew. Sustain. Energy Re. V. 81. (2018) PP. 1825e1858, https://doi.org/10.1016/J.RSER.2017.05.281.
Щур П.А., Соловьянчик Л.В., Кондрашов С.В. Перспективные способы получения электрохромных устройств на основе наноструктурированных покрытий (обзор). Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2021. № 3. С. Т. 09. http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022). https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-3-99-108.
Daraghmeh A., Hussain S., Saadeddin I., Servera L., Xuriguera E., Cornet A., Cirera A. A study of carbon nanofibers and active carbon as symmetric supercapacitor in aqueous electrolyte: a comparative study. Nanoscale Res. Lett. 12 (2017) P. 639, https://doi.org/10.1186/s11671-017-2415-z.
Yang Y., Centrone A., Chen L., Simeon F., Hatton A.T., Rutledge G.C. Highly porous electrospun polyvinylidene fluoride (PVDF)-based carbon fiber, Carbon N.Y. 49 (2011) P. 3395e3403, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.04.015.
Jin J., Ogale A.A. Carbon fibers derived from wet-spinning of equicomponent lignin/polyacrylonitrile blends. J. Appl. Polym. Sci. 135 (2018) P. 1e9, https://doi.org/10.1002/app. 45903.
Дориомедов М.С. Рынок арамидного волокна: виды, свойства, применение. Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. 2020. № 11. С. Т. 06. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 28.01.2022), https://dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-11-48-59.
Zhang C., Li Y., Wang P., Zhang H. Electrospinning of nanofibers: potentials and perspectives for active food packaging. Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. 19 (2020) PP. 479e502, https://doi.org/10.1111/1541-4337.12536.
Sabantina L., Kinzel F., Hauser T., Többer A., Klöcker M., Döpke C., Böttjer R., Wehlage D., Rattenholl A., Ehrmann A. Comparative study of Pleurotus ostreatus mushroom grown on modified PAN nanofiber mats, Nanomaterials. No. 9 (2019), https://doi.org/10.3390/nano9030475.
Bhardwaj N., Kundu S.C. Electrospinning: a fascinating fiber fabrication technique, Biotechnol. Ad. v. 28. (2010) PP. 325e347, https://doi.org/10.1016/j.biotechad.v.2010.01.004.
Declaration of Competing Interest. The authors declare that they have no known competing financial interests or personal relationships that could have appeared to influence the work reported in this paper.
Отзывы читателей
