อิเลคโตรสปินนิง ทำอะไรได้มากกว่าที่คิด

st1:*{behavior:url(#ieooui) } <!– /* Font Definitions */ @font-face {Angsana New”; panose-1:2 2 6 3 5 4 5 2 3 4; mso-font-charset:0; mso-generic- mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:16777219 0 0 0 65537 0;} @font-face { panose-1:2 11 6 4 3 5 4 4 2 4; mso-font-charset:0; mso-generic- mso-font-pitch:variable; mso-font-signature:1627421319 -2147483648 8 0 66047 0;} /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-parent:”"; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:12.0pt; mso-bidi-font-size:14.0pt; Times New Roman”; mso-fareast-Times New Roman”; mso-bidi-Angsana New”;} a:link, span.MsoHyperlink {color:blue; text-decoration:underline; text-underline:single;} a:visited, span.MsoHyperlinkFollowed {color:purple; text-decoration:underline; text-underline:single;} @page Section1 {size:612.0pt 792.0pt; margin:72.0pt 90.0pt 72.0pt 90.0pt; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} –> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Table Normal"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; mso-bidi- mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;}

ทุกวันนี้ อิเล็กโตรสปินนิง หรือเทคนิคการปั่นเส้นใยโดยอาศัยความต่างศักย์สูงเพื่อดึงสารละลายพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์หลอมเหลวให้ตกลงมาบนแผ่นรับนั้น ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นวิธีที่รวดเร็ว ง่าย และมีประสิทธิภาพในการผลิตเส้นใยพอลิเมอร์ที่มีขนาดต่าง ๆ ตั้งแต่ระดับนาโนเมตรจนถึงระดับไมโครเมตร แลมีอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงด้วย

 

เมื่อไม่นานมีนี้ นักวิจัยจากวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี จุฬาฯ ได้แสดงให้เห็นว่า นอกจากความสามารถในการผลิตเส้นใยแล้ว เทคนิคอิเล็กโตรสปินนิงนั้นยังสามารถนำมาใช้เพื่อควบคุมสัณฐานวิทยารวมถึงอธิบายการจัดเรียงตัวของโมเลกุลพอลิเมอร์ได้เป็นครั้งแรก พอลิเมอร์ที่นำมาศึกษาในครั้งนี้คือ พอลิออกซีเมทิลีน (Polyoxymethylene, POM) ปั่นลงบนจานหมุน

 

การทำงานของระบบอิเล็กโตรสปินนิงเริ่มจากเมื่อยังไม่ให้ศักย์ไฟฟ้ากำลังสูงแก่ระบบ สารละลายจำนวนหนึ่งจะรวมตัวกันเป็นหยดที่บริเวณปลายเข็มเนื่องมาจากผลของแรงตึงผิว แต่เมื่อให้ความต่างศักย์กำลังสูงจะทำเกิดจึงเกิดแรงผลักทางไฟฟ้าสถิต (electrostatic repulsion) ขึ้นในทิศตรงกันข้ามกับแรงตึงผิว ถ้าสนามไฟฟ้ามีค่ามากพอที่จะทำให้เกิดแรงผลักมากกว่าแรงตึงผิว จะส่งผลให้รูปร่างครึ่งทรงกลมของสารละลายที่อยู่ปลายเข็มยืดออกเป็นรูปร่าง ทรงกรวยที่เรียกว่า กรวยของเทเลอร์” (Taylor’s cone) และเมื่อสนามไฟฟ้าที่ให้แก่ระบบมีค่ามากขึ้นจนกระทั่งถึงค่าวิกฤตค่าหนึ่งจะ เกิดแรงขับดันให้สารละลายพุ่งออกมาเป็นลำ (solution jet) ต่อมาลำของสารละลายนี้จะยืดออกจนมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลงถึงระดับนาโน เมตร แล้วตกลงบนวัสดุรองรับ

พอลิออกซีเมทิลีนนาโนไฟเบอร์สามารถควบคุมให้มีสมบัติได้ทั้งไอโซโทรปีและแอนไอโซโทรปีได้โดยการปรับความต่างศักย์และความเร็วในการหมุนของจานรองรับ นักวิจัยได้ทำการพิสูจน์ทราบทางโครงสร้างโดยใช้เทคนิด infra red spectroscopy และ X-ray diffraction เพื่อแยกความแตกต่างของลักษณะผลึกของพอลิเมอร์ระหว่าง Extended Chain Crystal (ECC) และ Folded Chain Crystal (FCC)

 

นักวิจัยค้นพบว่าเมื่อจานรับอยู่นิ่ง เส้นใยพอลิออกซีเมทิลีนที่ได้จะมีลักษณะพันกันยุ่งเหยิงและมีขนาด 1000 นาโนเมตร เมื่อให้จานรับมีการหมุน เส้นใยพอลิออกซีเมทิลีนก็จะมีการจัดเรียงตัวได้ดีมากขึ้นตามความเร็วของจานหมุนนั้น ความเร็วของจานหมุนก็มีผลต่อขนาดของเส้นใยเช่นเดียวกัน เมื่อเพิ่มความเร็วจานหมุนจากบ 630 เมตรต่อนาทีเป็น 1890 เมตรต่อนาที ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยก็ลดลงจาก 700 นาโนเมตรเป็น 350 นาโนเมตร

 

โดยทั่วไปแล้ว พอลิออกซีเมทิลีนเป็นพอลิเมอร์ที่มีความเป็นผลึกสูง และมีโครงสร้างผลึกเป็นแบบ FCC แต่งานวิจัยนี้ สามารถแสดงให้เห็นว่าการเตรียมพอลิออกซีเมทิลีนให้มีโครงสร้างผลึกแบบ ECC นั้นทำได้ง่าย ๆ ด้วยเทคนิคอิเล็กโตรสปินนิงที่มีการใช้จานรับแบบหมุน จะเห็นได้ว่า เมื่อมีการควบคุมความต่างศักย์และความเร็วของจานหมุนที่เหมาะสม เราสามารถเปลี่ยนลักษณะโครงสร้างผลึกของพอลิออกซีเมทิลีนจาก FCC ไปเป็น ECC

 

นาโนไฟเบอร์ที่ผลิตได้นี้ สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายไม่ว่าจะเป็นทางด้านการแพทย์ เช่น ตัวนำส่งยา โครงสำหรับเนื้อเยื่อที่กำลังเจริญเติบโต วัสดุปิดแผล ทางด้านการทหาร เช่น ทำเสื้อผ้าที่ทนต่อสารเคมี สารพิษ อาวุธชีวภาพ เป็นต้น

 

 

 

ที่มา

http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6X1J-4V18SP5-6&_user=591295&_rdoc=1&_fmt=&_orig=search&_sort=d&view=c&_acct=C000030318&_version=1&_urlVersion=0&_userid=591295&md5=03488bd5c937d62dc859ced7362a851e

 

 

ค้นคว้าเพิ่มเติม

งานวิจัยที่ตีพิมพ์

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja804185s

 

สาระน่ารู้เกี่ยวกับ Electrospinning

http://physics.kku.ac.th/ssmg/wordpress/?p=525

 

สมบัติไอโซโทรปีและแอนไอโซโทรปี

http://en.wikipedia.org/wiki/Isotropic

http://en.wikipedia.org/wiki/Anisotropy

 



tags :

บทความอื่นๆ

สารให้ความหวานเทียมอาจจะขจัดเชื้อจุลินทรีย์ที่ดีในลำไส้ได้

สารให้ความหวานเทียมอาจจะขจัดเชื้อจุลินทรีย์ที่ดีในลำไส้ได้

ศัลยแพทย์ได้เปิดเผยการใช้เทคนิคการผ่าตัดเปลือกตามาใช้บรรเทาอาการไมเกรนได้อย่างเห็นผล

ศัลยแพทย์ได้เปิดเผยการใช้เทคนิคการผ่าตัดเปลือกตามาใช้บรรเทาอาการไมเกรนได้อย่างเห็นผล

หกเหตุผลสำหรับอาการปวดหัวของเด็กในวัยเรียนและวิธีการที่ผู้ปกครองสามารถช่วยบรรเทาอาการปวด

หกเหตุผลสำหรับอาการปวดหัวของเด็กในวัยเรียนและวิธีการที่ผู้ปกครองสามารถช่วยบรรเทาอาการปวด

สารเคมีทำความสะอาดมือช่วยกระตุ้นการดูดซึมสาร BPA จากใบเสร็จรับเงินได้

สารเคมีทำความสะอาดมือช่วยกระตุ้นการดูดซึมสาร BPA จากใบเสร็จรับเงินได้

ถ้าอายุมากกว่า 60 ล่ะก็ดื่มเลย! แอลกอฮอล์ถูกเชื่อมเข้ากับความทรงจำที่ดีขึ้น

ถ้าอายุมากกว่า 60 ล่ะก็ดื่มเลย! แอลกอฮอล์ถูกเชื่อมเข้ากับความทรงจำที่ดีขึ้น