Electrospinning of Aligned Fibrous Materials on an Inner Rapidly Rotating Cone Surface

Tomaszewski, W.; Kudra, M; Ciechańska, D.; Szadkowski, M.; Gutowska, A.

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Electrospinning of Aligned Fibrous Materials on an Inner Rapidly Rotating Cone Surface

Autorzy

Tomaszewski W. , Kudra M , Ciechańska D. , Szadkowski M. , Gutowska A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Elektroprzędzenie materiałów włóknistych o uszeregowanych włóknach na wewnętrznej szybko obracającej się powierzchni stożkowej

Języki publikacji

Abstrakty

The paper presents a new way for producing fibrous mats with aligned micro- and nanofibres by electrospinning technique using a fast rotating filter basket of a properly adapted commercial centrifugal juicer as the collecting electrode. This method was used to obtain the fibrous materials from polylactide (PLA) and polyvinyl alcohol (PVA) with different degrees of fibres aligned depending on the linear velocity of the rotating substrate. The highest degree of the fibre alignment, measured by the planar orientation factor, with a value of 0.8 - 0.9, was obtained at the linear speeds of the rotating substrate in the range of 22 - 36 m/s. Using the gravimetric method, the velocity of fibre formation during electrospinning was tested under different conditions, i.e. at the immobile substrate as well as rapidly rotating, reaching values ranging from 4 to 200 m/s. The investigations suggest that electrospinning of the fibres on the rapidly rotating substrate is not only a modification of their receiving, but also significantly changes the nature of the fibre formation in this spinning technique.

W artykule przedstawiono nowy sposób wytwarzania mat włóknistych o uszeregowanych mikro- i nano-włóknach techniką elektroprzędzenia, wykorzystujący szybkoobrotowy kosz filtracyjny w odpowiednio dostosowanej komercyjnej sokowirówce odśrodkowej jako elektrodę odbiorczą. Metodą tą uzyskano materiały włókniste z polilaktydu (PLA) i polialkoholu winylowego (PVA) o różnym stopniu uszeregowania włókien, zależnym od szybkości liniowej obracającego się podłoża. Najwyższy stopień uszeregowania włókien, mierzony czynnikiem orientacji płaskiej, osiągnął wartości 0,8-0,9 przy szybkości liniowej obracającego się podłoża w zakresie 22-36 m/s. Stosując metodę grawimetryczną badano szybkość formowania włókien przy elektroprzędzeniu w różnych warunkach, tak przy nieruchomym jak i szybko obracającym się podłożu, osiągając wartości w zakresie od 4 do 200 m/s. Wskazano także, że elektroprzędzenie włókien z odbiorem na szybko obracające się podłoże nie jest tylko modyfikacją odbioru tych włókien, ale istotnie zmienia charakter formowania włókien w tej technice przędzenia.

Słowa kluczowe

electrospinning fibrous mat polylactide polyvinyl alcohol rotating cone

technika elektroprzędzenia materiały włókniste polilaktyd alkohol poliwinylowy obrotowy stożek

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2012

Tom

Vol. 20, no. 6B (96)

Strony

44--51

Opis fizyczny

Bibliogr. 37 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tomaszewski W.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Kudra M

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Ciechańska D.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Szadkowski M.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Gutowska A.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

Bibliografia

1. Thandavamoorthy S, Bhat GS, Tock RW, Parameswaran S, Ramkumar SS. Electrospinning of nanofibres. J Appl Polym Sci. 2005; 96: 557–69.
2. Bhardwaj N, Kundu SC. Electrospinning: A fascinating fibre fabrication technique. Biotechnology Advances 2010; 28: 325–347.
3. Huang Z-M, Hang Y-Z, Kotaki M, Ramakrishna S. A review on polymer nanofibres by electrospinning and their applications in nanocomposites. Composites Science and Technology. 2003; 63: 2223–2253.
4. Liu W, Thomopoulos S. Xia Y. Electrospun nanofibres for regenerative medicine. Adv. Healthcare Mater. 2012; 1: 10–25.
5. Vasita R, Katti DS. Nanofibres and their applications in tissue engineering. Int J Nanomedicine 2006; 1(1): 15–30.
6. Barnes CP, Sell SA, Boland ED, Simpson DG, Bowlin GL. Nanofibre technology: Designing the next generation of tissue engineering scaffolds. Advanced Drug Delivery Reviews 2007; 59: 1413– 1433.
7. Boudriot U, Dersch R, Greiner A, Wendorff JH. Electrospinning approaches to ward scaffold engineering—A brief overview. Artif Organs 2006; 30(10): 785–92.
8. Agarwal S, Wendorff JH, Greiner A. Use of electrospinning technique for biomedical applications. Polymer 2008; 49: 5603–5621.
9. Ma PX. Biomimetic materials for tissue engineering. Advanced Drug Delivery Reviews 2008; 60: 184–198.
10. Zhang Y, Lim CT, Ramakrishna S, Huang Z-M. Recent development of polymer nanofibres for biomedical and biotechnological applications. J Mater Sci Mater Med. 2005 Oct; 16(10): 933-46.
11. Tomaszewski W, Szadkowski M. Investigation of electrospinning with use of multi-jet electrospinning head. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2005; 13, 4(52): 22-26.
12. Cengiz F, Krucińska I, Gliścińska E, Chrzanowski M, Göktepe F. Comparative analysis of various electrospinning methods of nanofibre formation. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2009; 17, 1(72): 13-19.
13. Tomaszewski W, Swieszkowski W, Szadkowski M, Kudra M, Ciechanska D. Simple methods influencing on properties of electrospun fibrous mats. J Appl Polym Sci, 2012; 125(6): 4261–4266.
14. Liang D, Hsiao BS, Chu B. Functional electrospun nanofibrous scaffolds for biomedical applications. Advanced Drug Delivery Reviews 2007; 59: 1392–1412.
15. Beachley V, Wen X. Polymer nanofibrous structures: Fabrication, biofunctionalisation, and cell interactions. Progress in Polymer Science 2010; 35: 868–892
16. Yang F, Murugan R, Wang S, Ramakrishna S. Electrospinning of nano/ micro scale poly(L-lactic acid) aligned fibres and their potential in neural tissue engineering. Biomaterials 2005; 26: 2603–10.
17. Choi JS, Lee SJ, Christ GJ, Atala A, Yoo JJ. The influence of electrospun aligned poly(epsilon-caprolactone)/collagen nanofibre meshes on the formation of self-aligned skeletal muscle myotubes. Biomaterials 2008; 29: 2899–906.
18. Li D, Wang Y, Xia Y. Electrospinning of polymeric and ceramic nanofibres as uniaxially aligned arrays. Nano Lett. 2003; 3: 1167.
19. Li D, Wang Y, Xia Y. Electrospinning nanofibres as uniaxially aligned arrays and layer-by-layer stacked films. Adv. Mater. 2004; 16: 361.
20. Teo WE, Ramakrishna S. Electrospun fibre bundles made of aligned nanofibres over two fixed points. Nanotechnology 2005; 16: 1878
21. Dalton PD, Klee D, Moller M. Electrospinning with dual collection rings. Polym. Conwiun. 2005; 46: 61l-614.
22. Matthews JA, Wnek GE, Simpson DG, Bowlin GL. Electrospinning of collagen nanofibres. Biomacromolecules 2002; 3: 232.
23. Kim KW, Lee KH, Khil MS, Ho YS, Kim HY. The effect of molecular weight and the linear velocity of drum surface on the properties of electrospun poly(ethylene terephthalate) nonwovens. Fiber Polym. 2004; 5: 122.
24. Sundaray B, Subramanian V, Natarajan TS, Xiang RZ, Chang CC, Fann WS. Electrospinning of continuous aligned polymer fibres. Appl. Phys. Lett. 2004; 84:1222.
25. Teo WE, Kotaki M, Mo XM. Ramakrishna S. Porous tubular structures with controlled fibre orientation using a modified electrospinning method. Nanotechnology 2005; 16: 918
26. Theron A, Zussman E, Yarin AL. Electrostatic field-assisted alignment of electrospun nanofibres. Nanotechnology 2001; 12: 384.
27. Xu CY, Inai R, Kotaki M, Ramakrishna S. Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering. Biomaterials 2004; 25: 877.
28. Dabirian F, Hosseini SA. Novel method for nanofibre yarn production using two differently charged nozzles. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2009; 17, 3(74): 45-47.
29. Smit E, Bűttner U, Sanderson RD. Continuous yarns from electrospun fibres. Polymer 2005; 46: 2419–2423.
30. Pan H, Li L, Hu L, Cui X. Continuous aligned polymer fibres produced by a modified electrospinning method. Polymer 2006; 47: 4901–4904.
31. Teo WE, Ramakrishna S. A review on electrospinning design and nanofibre assemblies. Nanotechnology 2006; 17: R89-R106.
32. Li D, Wang Y, Xia Y. Electrospinning of polymeric and ceramic nanofibres as uniaxially aligned arrays. Nano Lett, 2003, 3(8), 1167-1171
33. Zussman E, Rittel D, Yarin AL. Failure modes of electrospun nanofibres. Appl. Phys. Lett. 2003; 82: 3958.
34. Kowalewski TA, Blonski S, Barral S. Experiments and modelling of electrospinning process. Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences 2005; 53, 4.
35. Reneker DH, Yarin AL. Electrospinning jets and polymer nanofibres. Polymer 2008; 49: 2387-2425.
36. Tomaszewski W, Duda A, Szadkowski M, Libiszowski J, Ciechanska D. Poly(llactide) Nano- and micro-fibres by electrospinning: Influence of poly(l-lactide) molecular weight. Macromol. Symp. 2008; 272: 70-74.
37. White JL, Spruiell JE. Polym. Eng. Sci. 1981; 21: 859, also cited in: Jong-Pyo Wu, Phenomenological analysis of polymer chain orientation in semicrystalline polymers during fabrication process. Korea Polym. J. 1997; 2: 106-113.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-ff540670-e38a-46a5-a957-cafc12c3cc16