image: This is a description of the production of PEG fibres with the Flow Blurring atomisers used in the study. view more
Credit: Universidad de Sevilla
塞维利亚大学工程高等技术学校的一个科研组使用一般用于生产滴液的技术从高黏度液体中提取出细丝和纤维。这一研究综合了获取小于50微米细丝的必要条件（作为数值参考，人类发丝的平均直径为150微米）。
专家发现液态聚合物（具体而言，实验中使用的是工业中广泛应用的聚环氧乙烷）在某一时刻可以呈现出更大的弹性，因而可以被拉伸形成纤维，而不是破碎形成滴液。生成这些纤维的过程由聚合物的分子重量、在液体中的浓度以及装置中所使用的压力等参数控制。
这一研究由塞维利亚大学阿方索·加南·卡尔沃（Alfonso Gañán Calvo）教授采用了分散流技术，使用了名为“喷雾”的液体雾化方法，具有高能效。
这一技术使用空气流来使液体破碎，用雾化系统的方式来生产滴液，这种雾化系统与夏季用来喷洒地面的方式相同。分散流装置非常有效，因为它可以通过与液体的强力混合来疏导气流在生成滴液时所蕴含的能量，从而避免通过其它机体流失。此外，分散流的气动装置还可以将每公升雾化液体的表面面积扩大达50倍，这样可以产生比其它喷雾器小50倍的滴液，这是因为分散流雾化器可以浓缩能够雾化像油漆一样粘稠物质的能量，也可以雾化本研究中的高浓度聚合物溶液。
“使用每秒钟可以拍下上百万画面的高速相机，我们可以观察到分散流装置运行的某些特定条件下，聚环氧乙烷（以及其它聚合物）溶液，没有形成滴液，而是破碎成非常细的‘线’，可通过气流将其运送并拉伸，远离雾化器的出口。这些细丝的直径部分减少是因为聚环氧乙烷是一种剪切稀化的粘弹性液体，这也就意味着在拉伸以后粘性会变小，因此对其进行拉长越来越容易。”
每小时3公斤的聚合纤维
聚合物为大分子物质，在日常生活中到处可见。最常见的天然聚合物包括丝绸、橡胶、纤维素及淀粉。合成聚合物一般出现在用于为材料提供某种功能的涂料中，例如耐湿和防腐蚀的涂料。
这位研究员补充说：“目前，使用聚合物纤维进行生产这一领域有着重要的科技意义，包括生物相容的织物设计所使用的脚手架、具有抗菌特性的表面、靶向给药所使用的材料、可以隔离某些特别物质的织物材料保护层，以及加固材料，而对这些材料进行工业量产则意味着大量生产，这就是我们这项研究最重要的意义所在，因为它为开发高速生产聚合物细丝或纤维的新工艺奠定了基础，仅用一个简单的雾化器即可实现每小时3公斤的产量，而现在一般技术的生产效率为每小时1克。”
这一技术也可以应用于3D打印领域，因为这项技术所做的就是处理聚合物。同样，这项研究也可以广泛地应用在材料科学领域，因为它为生产各种复合材料打开了一扇门。
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Journal
ACS Omega