Metodo
Scopri l’electrospinning, il processo che permette la realizzazione di fibre di diametro nanometrico, le cosiddette nanofibre, a partire da polimeri in soluzione.
Come otteniamo le nanofibre: il processo di electrospinning
Le nanofibre sono fibre con diametro nell’ordine dei nanometri e rappresentano il risultato che Invenio ottiene dalla lavorazione delle soluzioni polimeriche con il metodo dell’Electro spinning. Eccole comparate ad alcune fibre tradizionali:
[ immagine infografica]
1m = 100cm = 1.000 mm
1mm = 1.000 µm = 1.000.000 nm
Diametro fibra di lana = 30-120 µm
Diametro fibra di seta = 20 µm
Diametro microfibre = 2-5 µm
Diametro nanofibre = 0.05-1 µm
L’ingrediente essenziale per la produzione di fibre fini e ultrafini sono i polimeri. Esistono diversi processi per produrre nanofibre partendo o da polimeri fusi (ossia polimeri termosensibili che fondono ad alte temperature) o da polimeri in soluzione. Di norma, le nanofibre vengono prodotte (e utilizzate) non sotto forma di singolo filamento quanto piuttosto di intreccio disordinato con struttura di tessuto non tessuto.
Dal punto di vista geometrico, le nanofibre mostrano un elevato rapporto superficie/volume e un’alta superficie specifica (area laterale/peso) se comparate alle fibre normali o alle microfibre. Inoltre, una membrana in nanofibre è caratterizzata da una marcata porosità e da pori di piccolissime dimensioni.
Abbiamo inventato qualcosa che non esisteva.
Neatess®, la membrana filtrante del futuro.
Con la membrana innovativa Neatess®, Invenio propone una nuova frontiera nella filtrazione dell’aria: efficiente, sostenibile e dalle altissime prestazioni.
- Substrato in cotone: materia prima di origine naturale e compostabile al 100%.
- Strato filtrante in nanofibra ultra-sottile (micron e nanometri)
- Maggior comfort e respirabilità nei DPI (16,7 Pa/cm2 con rif. norm. UNI EN 14683 <40),Bassa perdita di carico: accompagnata da ottima efficienza anche nella filtrazione batterica filtrante.
- Ottimizzazione di spazio, ingombro e forme dei sistemi di filtrazione dell’aria in ambienti confinati grazie alla riduzione delle dimensioni dei componenti. Inoltre la manipolazione della materia fino a raggiungere dimensioni nanometriche, consente una miniaturizzazione senza compromessi sulle performance, ed un’alta versatilità della membrana.
- Minore consumo energetico quando Neatess® è utilizzata nei sistemi di ventilazione.
- Durata prolungata: rispetto ai mezzi di filtrazione tradizionali.
Abbiamo scelto l’Electrospinning perché è un processo che permette la realizzazione di fibre di diametro nanometrico, le cosiddette nanofibre, a partire da polimeri in soluzione.
La formazione delle fibre avviene grazie all’evaporazione del solvente mentre la soluzione attraversa un elevato campo elettrico.
Perché invenio ha scelto l’electrospinning per ottenere le nanofibre
APPROFONDIMENTO
Il primo brevetto relativo a questa metodologia risale al 1902 a opera di J.F. Cooley e W.J. Morton, che misero a punto un processo per disperdere fluidi attraverso un intenso campo elettrico.
L’Electrospinning permette di ottenere nanofibre a partire sia da polimeri naturali che sintetici. La soluzione in cui il polimero viene disciolto è caricata in una siringa con ago, chiamata spinneret, e poi estrusa attraverso di essa con flusso costante tramite una pompa. Tra lo spinneret e il collettore, ossia l’elemento su cui le nanofibre vengono depositate, viene applicato un campo elettrico: entrambi gli elementi sono pertanto carichi elettricamente.
Quando la soluzione inizia a uscire dall’ago, l’applicazione di un campo elettrico ad alto voltaggio induce la deformazione della goccia nel cosiddetto “cono di Taylor”. A livello della punta del cono, la goccia emette un getto che rapidamente si stira, allungandosi e assottigliandosi. Le cariche libere nella soluzione di partenza interagiscono con il campo elettrico applicato e la differenza di potenziale tra la soluzione nello spinneret e il collettore induce la formazione dei getti.
Questi ultimi si dirigono dallo spinneret al collettore contemporaneamente all’evaporazione del solvente. Nel momento in cui i getti raggiungono il collettore, scaricando elettricità, il solvente è ormai evaporato e sono visibili fibre solide e asciutte.
Electrospinning senza ago: vantaggi e applicazioni
Invenio sceglie l’electrospinning senza ago.
L’electrospinning senza ago è stato messo a punto nei primi anni 70. Nel corso del tempo diversi gruppi di ricerca hanno studiato e testato spinneret di forma diversa e si può dire che ancora oggi le macchine da electrospinning senza ago siano in continua evoluzione.
Nei sistemi needleless, i getti di soluzione polimerica hanno origine direttamente dalla superficie libera del liquido. Numerosi getti si formano simultaneamente sullo spinneret. L’inizio del processo e la morfologia delle fibre sono altamente influenzati dal profilo di intensità del campo elettrico intorno allo spinneret, che dipende dal voltaggio e dalla forma stessa dello spinneret senza ago.
Le nanofibre prodotte con electrospinning senza ago possono essere utilizzate in diversi campi: ingegneria tissutale, somministrazione di farmaci, trattamento delle ferite, sensori, produzione e stoccaggio di energia, protezione e sicurezza, filtrazione aria e liquidi.
Questa è quindi la tecnica privilegiata per la produzione su scala industriale di nanofibre perché consente un’elevata produttività, un’alta versatilità delle nanofibre applicabili a diversi settori, e un processo ottimizzato.
