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L’Elettrospinning è una tecnica efficiente utilizzata per generare nanofibre polimeriche, ossia ottenute da polimeri di varia natura. Permette inoltre di controllare la morfologia e il diametro delle nanofibre prodotte, dimostrandosi quindi anche un processo versatile e controllabile.
Un apparato convenzionale per l’Elettrospinning consiste in tre elementi principali: un generatore ad alto voltaggio, uno spinneret e un collettore.
Generalmente, lo spinneret è costituito da un ago. La soluzione polimerica di partenza, elettricamente carica, viene spinta in un campo elettrico attraverso l’ago. Qui, le forze elettriche inducono la formazione di getti della soluzione polimerica a partire dalla punta dell’ago. A loro volta, i getti attraversano il campo elettrico con movimenti cosiddetti “a frusta”, il solvente evapora e le nanofibre si solidificano, raggiungendo il collettore.
Se, da un lato, l’Elettrospinning ad ago permette di controllare molto bene l’output finale – e quindi la qualità delle nanofibre, intervenendo sui parametri di processo, dall’altro presenta diverse criticità che ne limitano l’utilizzo ad ambienti essenzialmente di Ricerca e Sviluppo.
Alcune soluzioni polimeriche, ad esempio, possono portare all’intasamento dell’ago: in questo caso, il processo di Elettrospinning dovrà essere momentaneamente interrotto per pulire lo spinneret e garantire massima efficienza e uniformità dell’operazione. Ne consegue che l’Elettrospinning ad ago si caratterizza per una bassa produttività che ne limita – o addirittura previene – l’applicazione in ambito industriale.
Una possibile soluzione potrebbe essere rappresentata dal sistema multi-ago, che permette un discreto incremento della produttività senza tuttavia risolvere i problemi di ostruzione degli aghi.
La tecnica dell’Elettrospinning senza ago (anche detta “needleless” o “NLES” e utilizzata da Invenio per la realizzazione della membrana filtrante Neatess®) è stata messa a punto nei primi anni Settanta. Nel corso del tempo, diversi gruppi di ricerca hanno studiato e testato spinneret di forma diversa e, ancora oggi, è possibile affermare che le macchine da Elettrospinning senza ago siano in continua evoluzione.
Nei sistemi needleless, i getti di soluzione polimerica hanno origine direttamente dalla superficie libera del liquido e numerosi getti si formano simultaneamente sullo spinneret. L’inizio del processo e la morfologia delle fibre sono estremamente influenzati dal profilo di intensità del campo elettrico intorno allo spinneret, che dipende dal voltaggio e dalla forma dello spinneret senza ago.
Di conseguenza, gli spinneret impiegati nel processo di Elettrospinning senza ago rivestono un ruolo essenziale nella determinazione del processo stesso, nella qualità delle fibre e nella produttività.
Le nanofibre prodotte con la tecnica dell’Elettrospinning senza ago trovano applicazione in diversi campi: biomedico (ad esempio nell’ingegneria tissutale, nella somministrazione di farmaci e nel trattamento delle ferite), elettronico (per esempio nella produzione di sensori), produzione e stoccaggio di energia, protezione e sicurezza.
L’Elettrospinning senza ago è la tecnica d’elezione per la produzione di nanofibre su scala industriale perché garantisce un’elevata produttività di nanofibre di alta qualità in un processo ben controllato e caratterizzato da costi relativamente contenuti.
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