1. Phương pháp electrospinning

Electrospinning là phương pháp phun chất lỏng dựa trên tác động của điện trường với các bộ phận chính như hình 1 bao gồm: bộ kim tiêm để phun dung dịch polymer, bộ phận quay cuốn sợi, điện áp có hiệu điện thế cao [1-3].

Hình 1. Mô phỏng máy electrospinning

Nguyên tắc hoạt động của máy như sau: Dung dịch được bơm đưa ra đầu kim (điện cực) với tốc độ thấp sẽ tạo thành giọt dung dịch ở đầu kim phun và chuyển thành hình nón Taylor khi điện áp cao được áp đặt vào. Khi lực điện trường giữa hai điện cực (đầu kim phun và bộ thu sản phẩm) vượt qua sức căng bề mặt dung dịch, giọt dung dịch bị kéo và tạo thành dòng polymer di chuyển đến bộ thu sản phẩm. Trên đường đi, dòng polyme trải qua giai đoạn bất ổn định, dãn dài, và bay hơi dung môi. Kết quả là hình thành một sợi mỏng với bán kính từ micromet đến nanomet trên bản thu.

Những ưu điểm của phương pháp này là

+ Đơn giản và chi phí thấp

+ Áp dụng được các polymer cao phân tử

+ Quy trình tạo sợi một bước

+ Có thể điều chỉnh linh hoạt cấu trúc sợi

+ Sử dụng ít dung môi nên không gây biến tính sản phẩm [4].

Mặc dù, phương pháp này có các ưu điểm như đề cập nhưng để thu được sợi có kích thước mong muốn thì cần phải điều chỉnh các thông số hoạt động hợp lý như: khoảng cách hai bản cực, hiệu điện thế, nồng độ của dung dịch polymer, kích thước kim, độ nhớt, độ dẫn [1-3].

2. Ứng dụng sợi nano

           Sợi nano được tạo ra bằng phương pháp electrospinning có các đặc điểm đặc trưng như tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích lớn, độ xốp cao và các lỗ rỗng nhỏ trên bề mặt có thể được kết nối với nhau [5-6].  Do đó, sợi nano có các ứng dụng sau:

- Vật liệu lọc: các màng sợi nano có cơ tính tốt được áp dụng lọc không khí hay nước

- Vật liệu y sinh: với các sợi nano polymer có tính tương thích, phân hủy sinh học được sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật mô như mạch máu, da, xương, mô thần kinh, cơ, hoặc hỗ trợ các tế bào tái tạo ma trận ngoại bào mới.

- Chất dẫn truyền thuốc: các sợi nano bao bọc tác nhân thuốc để duy trì tính toàn vẹn và hoạt tính sinh học thuốc.

- Màng đắp vết thương: bảo vệ vết thương khỏi nhiễm trùng và mất nước do khả năng hấp phụ chất lỏng tốt và thẩm thấu oxy.

- Ứng dụng trong mỹ phẩm: các màng sợi nano có thể làm mặt nạ dưỡng da, chất khử mùi, và chất chống mồ hôi.

- Vật liệu hấp phụ: các màng sợi nano có thể hấp phụ các ion kim loại áp dụng trong xử lý nước thải.

1.  X. Geng, O. H. Kwon, and J. Jang, ‘Electrospinning of chitosan dissolved in concentrated acetic acid solution’, Biomaterials, vol. 26, no. 27, pp. 5427–5432, 2005, doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.01.066.

2. C. Salas, Z. Thompson, and N. Bhattarai, ‘Electrospun chitosan fibers’, in Electrospun Nanofibers, Elsevier Inc., 2017, pp. 371–398. doi: 10.1016/B978-0-08-100907-9.00015-5.

3. J. Xue, T. Wu, Y. Dai, and Y. Xia, ‘Electrospinning and electrospun nanofibers: Methods, materials, and applications’, Chemical Reviews, vol. 119, no. 8. American Chemical Society, pp. 5298–5415, Apr. 24, 2019. doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00593.

4. J. Xue, T. Wu, Y. Dai, and Y. Xia, ‘Electrospinning and electrospun nanofibers: Methods, materials, and applications’, Chemical Reviews, vol. 119, no. 8. American Chemical Society, pp. 5298–5415, Apr. 24, 2019. doi: 10.1021/acs.chemrev.8b00593.

5. F. Findik, ‘Nanomaterials and their applications,’ vol. 9, no. 3, pp. 62–75, 2021.

6. M. S. Islam, B. C. Ang, A. Andriyana, and A. M. Afifi, ‘A review on fabrication of nanofibers via electrospinning and their applications,’ SN Applied Sciences, vol. 1, no. 10. Springer Nature, Oct. 01, 2019, doi: 10.1007/s42452-019-1288-4.

Khoa Công nghệ Hóa học

Ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học