الكتروريسي الياف نانومتخلخل سلولوز استات در جو مرطوب

Electrospinning of Nano-Porous Cellulose Acetate Fibers Under Humidified Condition

الكتروريسي به‌عنوان فني ساده و ارزان، براي توليد نانوالياف متخلخل سلولوز استات به‌كار گرفته شد. توليد الياف ظريف در مقياس زيرميكرون و نانومتر به دليل افزايش سطح ويژه ماده كاربرد گسترده‌اي يافته است و با ايجاد تخلخل در الياف، سطح ويژه آن افزايش شايان توجهي مي‏‌يابد. در اين پژوهش، الياف متخلخل سلولوز استات از الكتروريسي محلول پليمر در مخلوط استون-آب توليد شد. مقدار تخلخل در الياف الكتروريسي‏ شده با تنظيم شرايط دما و رطوبت اتاقك الكتروريسي كنترل شد. شكل‌شناسي نمونه‏‌ها با ميكروسكوپي الكتروني پويشي ارزيابي و تخلخل آنها به روش چگالي‏‌سنجي معين شد. نتايج نشان داد، شكل‌شناسي و تخلخل الياف سلولوز استات به غلظت محلول پليمري و رطوبت نسبي در فرايند الكتروريسي وابسته است. براساس نتايج ميكروسكوپي الكتروني پويشي، قابليت الكتروريسي الياف سلولوز استات در غلظت %12 تا %18 وزني و در رطوبت نسبي %40 تا %80 تاييد و مشخص شد، بيشترين مقدار تخلخل در رطوبت نسبي %80 و غلظت %15 وزني به‌دست آمد. افزون براين مشاهده شد، افزايش رطوبت نسبي و غلظت پليمر در محلول سبب افزايش متوسط قطر الياف مي‌‏شود. در اثر افزايش غلظت محلول پليمري احتمال وقوع جدايي فاز كاهش و با افزايش رطوبت نسبي اين احتمال افزايش يافت. اما، برآيند آنها به‏ گونه‌اي است كه پوسته الياف در ابتداي شكل‏‌گيري جت ريسندگي جامد مي‏‌شود. بنابراين افزون بر افزايش احتمال جدايي فاز و ايجاد بزرگ‌حفره‌ها در درون جت، نازك‏‌ترشدن جت ريسندگي در حد فاصل نازل تا جمع‌‏كننده نيز به‌كندي انجام مي‏‌شود. به‌طوركلي توليد الياف متخلخل از سلولوز استات به‏ عنوان پليمري زيست‏‌تخريب‌‏پذير مي‏‌تواند به ‏عنوان روشي اميدبخش براي ساخت داربست‏‌هاي پزشكي مورد توجه قرار گيرد.

Electrospinning as a simple method was used to produce cellulose acetate porous fibers. Motivation for production of fibers with small diameter in the submicron and nano scales was to achieve the material with a large surface area with porosity formation in the structure of electrospun fibers. In this study, porous cellulose acetate (CA) fibers were produced by electrospinning process from solution of CA/acetone/water. The porosity of the fiber was controlled by adjustment of the temperature and humidity of electrospinning chamber. Scanning electron microscopy (SEM) and densitometry were employed to evaluate the morphology and porosity of the samples. The results showed that the morphology and porosity of cellulose acetate fibers depend on the polymer solution concentration and relative humidity of electrospinning atmosphere. Cellulose acetate fibers were electrospun best at the concentrations of 12 to 18 wt% and relative humidity range of 40 to 80%. The highest porosity was obtained at the relative humidity of 80% and concentration of 15 wt%. In addition, by increasing the relative humidity of electrospinning environment and polymer concentration, the average diameter of the fibers was increased. With increasing the polymer concentration, there was less likelihood in thermodynamic instability and phase separation. In contrast, increases in relative humidity led to diffusion of more water into the electrospinning jet, giving rise to phase separation. Our observations revealed that the skin of fibers was formed at the earlier stage of the process and prevented the stretch in electrospinning jet.