Исследователями Университета Джорджии (University of Georgia) был разработан недорогой метод производства нановолокна. Этот новый метод под названием «магнетоспин» («magnetospinning») обеспечивает возможность простого, масштабного и безопасного производства очень больших объемов нановолокна. Он может применяться в различных сферах, в том числе для выращивания живых клеток и производства лекарств. Возможно также производство материалов, поддающихся биологическому разложению. Человеческая цивилизация, развиваясь, меняет даже ход эволюции, появляются новые и новые технологии. Но массовыми и значимыми для человечества они становятся не в момент своего изобретения, а лишь когда ученые находят дешевый и простой способ производить на их основе изделия в значительных объемах.

В опубликованной ресурсом ScienceDaily иллюстрированной заметке «Inexpensive way to manufacture nanofibers» рассматриваются некоторые особенности нового метода. О новой технологии рассказали ее исследователи, профессор по полимерам, волокнам и тканям университетского колледжа семейных и потребительских наук (UGA’s College of Family and Consumer Sciences) Сергий Минко (Sergiy Minko) и соавтор статьи по теме исследования научный сотрудник (postdoctoral research associate) лаборатории Александр Токарев (Alexander Tokarev). Речь идет о нановолокне, невероятно тонкой полимерной нити, производимой в том числе из таких натуральных материалов, как белки, а также искусственных — пластика и резины.

Нановолокно в несколько раз тоньше среднего человеческого волоса. Оно используется исследователями-медиками для создания повязок на раны и регенерации тканей, в тестировании лекарств. Оно также используется в других отраслях — для производства топливных элементов, батарей, фильтров и светоизлучающих экранов.

Этот процесс был разработан для того, чтобы сделать возможным производить нановолокно для различных нужд без использования дорогого оборудования. Новый метод не только снижает затраты, но также открывает перед бизнесом и исследователями возможность экспериментировать с нановолокном, не сильно беспокоясь о бюджете.

В настоящее время наиболее распространенной технологией производства нановолокна является «электроспин» («electrospinning»), использующийся для производства полимерных нитей высоковольтного электричества и специально сконструированного оборудования. Операторы такого оборудования должны проходить специальное обучение, касающееся техники безопасности в процессе работы с ним.

В отличие от других технологий, оборудование, которое используется в новом производственном методе, весьма простое. Все, что требуется, — магнит, игла для инъекций и небольшой мотор.

Даже в лабораторных условиях получается произвести катушки материала длиной в сотни метров нановолокна за считанные секунды. Полимер расплавляется в растворе с биологически совместимым оксидом железа или иным магнитным материалом (магнетиком) и помещается внутрь инъекционной иглы. Эта игла затем размещается вблизи магнита и фиксируется ближе к вращающейся круглой пластине. Когда магнит подходит к верхушке иглы, капелька полимерной жидкости перемещается от нее и крепится к магниту, формируя нить нановолокна, вращающуюся вокруг пластины.

Устройство вращается со скоростью более 1000 оборотов в минуту, позволяя сформировать за это время более 50 километров ультратонкого нановолокна. Производственный процесс сравнительно прост, но в результате получается весьма высококачественный материал. Нановолокно получается столь же тонким и не менее прочным, чем подобные материалы, производимые иными методами. Кроме того, из производственного процесса исключено использование высоковольтного электричества, что делает его не столь опасным.

Исследователи могут использовать новый метод для создания различных нановолокон, просто меняя помещаемый на иглу полимер. Использоваться могут белки, нанотрубки, флуоресцирующие вещества и терапевтические средства. При помощи этого метода можно создавать нановолокно из практических любых полимеров. Это подобно приготовлению пищи. Просто немного меняются ингредиенты и получается совсем иное нановолокно.

Станет ли удешевление производства нановолокна важным шагом к его массовому распространению в качестве материала для различных задач человеческой цивилизации? Какое применение нановолокна вы назвали бы наиболее важным направлением? Что изменится, если нановолокно станет производить легко?