منصة الرسائل والاطاريح: الخواص الانسيابية لمحاليل CNC/PVA النانوية لتحضير الياف نانوية متراكبة مغزولة كهربائيا مضادة للبكتريا

الخلاصة

في الآونة الأخيرة، تم استخدام السليلوز النانوي المتبلور (CNC) على نطاق واسع في التطبيقات المضادة للبكتيريا كمواد مستدامة بسبب خصائصها الاستثنائية. اذ تم استخدام مادة نشارة الخشب لتحضير السليلوز النانوي المتبلور(CNC) باستخدام الطرق القياسية. ولأن طريقة التحضير استغرقت وقتا طويلا وبسبب العوائق الفنية، اضافة الى ان كمية المادة المنتجة كانت قليلة . لذلك، تم استخدام مادة CNC جاهزة لغرض إنتاج ألياف نانوية للتطبيقات المضادة للبكتيريا. يركز هذا العمل على إنتاج ألياف معززة بجزيئات السليلوز النانوية البلورية CNC عن طريق حقن المحاليل المناسبة من خلال عملية الغزل الكهربائي، كما يركز على الربط بين خواص الجريان مثل اللزوجة وإجهاد القص ومعدل القص مع المواصفات التركيبية للألياف. اذ تم خلط كحول البولي فينيل PVA مع CNC بنسب وزنية من أجل تعزيز وتحسين قدرة الدوران والتحكم في اللزوجة المناسبة ومديات إجهاد القص أثناء عملية التصنيع. فقد تم إضافة3 و5و6 جرام من PVA إلى كل من 6و 7و10 جرام من CNC لتحضير تسعة محاليل. تم الحصول على منحنيات اللزوجة ومنحنيات التدفق لهذه المحاليل باستخدام مقياس اللزوجة ذو اللوحة المخروطية. تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح الميداني FESEM واختبارات مجهر القوة الذرية AFM لتحليل وفحص هياكل وأقطار وتضاريس الألياف. كما تم اختبار التوتر السطحي والموصلية الكهربائية، و فحص مضادات البكتيريا لجميع العينات. أظهرت نتائج تحضير مادة CNC أن التحضير يمكن أن يتم بأكثر من طريقة وتختلف حسب مصدر السليلوز. وتتطلب عملية التحضير تقنيات خاصة مثل جهاز طرد مركزي بمواصفات عالية. لذلك، لم يتم استخدام المادة المنتجة وادرجت طريقة العمل ليتم الاستفادة منها في تحضير هذه المواد. اما بالنسبة لتسع المحاليل المحضرة فقد أظهرت نتائج الجريان أن سلوك الجريان غير النيوتوني والترققي القصي هو السائد في جميع المنحنيات، مما يعني أن اللزوجة تتناقص لجميع المحاليل مع زيادة معدل القص. يوضح هذا الفحص مبدئياً إمكانية استخدام هذه المحاليل في جهاز الغزل الكهربائي بالاعتماد على سلوك الترقق القصي. بالإضافة إلى ذلك تم استخدام منحنى اللزوجة ومنحنى التدفق لغرض تحديد موقع معدل القص العملي وقوة الحقن داخل الاسطوانة التي تستخدم لحقن المحاليل البوليمرية المحضرة أثناء عملية الغزل الكهربائي. يحدد معدل القص العملي قيمة اللزوجة الفعلية اثناء البثق والتي بدورها لها علاقة وثيقة مع أقطار وبنية الألياف حيث تشير صورة البنية المجهرية إلى أن قطر الألياف يزداد مع زيادة لزوجة القص كما يظهر في نتائج الماسح الالكتروني. كذلك تم زيادة متوسط الخشونة (Sa) و متوسط خشونة المربع (Sq) حتى نسبة7% CNC ثم انخفضت عند نسبة 10% بسبب انخفاض نسبة PVA، التي تؤدي إلى التشتت السريع لجزيئات CNC. كما زاد أيضًا التوصيل الكهربائي والتوتر السطحي، في حين انخفض انتشار المسامية قليلاً مع زيادة اللزوجة وتناقص PVA. ومع ذلك فإن انتشار المسامية لا يزال ضمن النطاق المطلوب لترشيح القناع (أكثر من 50%). تؤثر هذه الخصائص بدورها على منطقة التثبيط على مستويات مختلفة. كما أشار فحص المضادات البكتيرية (جرام سلبية وجرام إيجابية) إلى أن منطقة التثبيط تزداد مع زيادة لزوجة القص وأقطار الألياف وتركيز CNC وتناقص تركيز PVA.