Физическая модификация нетканых материалов

В процессе электроформования получают нетканый материал, состоящий из волокон с нанометровым диаметром (реже с микрометровым). В некоторых случаях мембрану необходимо модифицировать – получить отверстия, изменить рельеф.

Макрорельеф миллиметрового масштаба был нанесен на электроформованные мембраны для изоляции отдельных образцов маркеров, для диагностики ракового заболевания.  Для этого использовалась УФ отверждаемая смола и модуль для создания колец на мембране, при этом УФ отверждаемая смола формировала границу между кольцами (Ванг и соавторы, 2013). В случаях, когда размер структурных модификаций находятся в микронном измерении, стандартные технологии, такие как механическая резка, не подходят, поскольку они могут повредить волокно, кроме того, им не хватает необходимой точности.  Возможные методы физической и структурной модификации электроформованных волокон включают в себя обработку лазером, фотолитографию и химические методы.

(A) Схематическая диаграмма УФ отверждаемой смолы, проникающая через пористую
структуру и соединяющаяся со стеклянной подложкой и окружающими волокнами
(поперечное сечение). (B) и (C) Цифровые фотографии реальной продукции сверху.
(D) Микро камеры, наполненные различными цветными чернилами.
(Ванг и соавторы. PLoS ONE 2013; 8(12): e82888. doi:10.1371/journal.pone.0082888.g003.
Лицензия на данную работу принадлежит CreativeCommonsAttribution 4.0 International.]

При обработке электроформованной мембраны лазером важно, чтобы луч был локализован и не повреждал соседние волокна. Было показано, что фемтосекундные лазерные импульсы способны быстро образовывать отверстия различного размера (Ли и соавторы, 2012; Ву и соавторы, 2011; Реболлар и соавторы, 2011).  Женнесс и соавторы (2012) использовали фазовую модуляцию фемтосекундных лазерных лучей для контроля абляции на электроформованной мембране с разрешением ширины от 1 до 15 мкм и глубины от 15 до 110 мкм. С помощью данного метода были сформированы отверстия различной формы и глубины.

Другой метод создания отверстий – использование коротковолнового УФ излучения с маскированием. Коротковолновое УФ излучение применяется для деградации обрабатываемой части мембраны. Эта технология успешно использовалась для создания отверстий диаметром 100 мкм в нетканых материалах на основе поли(D,L-молочной-со-гликолиевой) кислоте и на основе  поли(L-молочного-со-ε-капролактона) (Донг и соавторы, 2008). Этот метод может быть неэффективным для полимеров, резистентных к фотодеградации от УФ излучения.

Химические методы, используемые в фотолитографии и выборочном локальном растворении мембраны, применялись для создания как простых, так и более сложных рельефов. Техника химического нанесения рельефа на поверхность включает в себя микроконтактное печатание, литографию и перенос рисунка. Эти техники были успешно применены на электроформованной мембране. Ши и соавторы (2009) использовали электроформование для нанесения волокон полиметилглутаримида на подложку полидиметилсилоксана. Затем волокна переместили на стеклянную подложку с помощью термообработки. Наконец, технология фотолитографии и реактивное ионное травление применялись для создания рельефной волокнистой структуры на подложке. Высокая площадь поверхности нетканого материала на основе нановолокон обеспечивает быстрое растворение при контакте с растворителем. Джиа и соавторы (2014) использовали это свойство для получения рельефа различной конфигурации на нановолоконной мембране, применив струйный принтер для избирательного местного растворения. Вместо «чернил» загружаются  растворители, этот метод позволяет напечатать различные микро «узоры» на электроформованном нановолоконном материале.

 

Источник: http://electrospintech.com

Яндекс.Метрика