محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری محققان دانشگاه پلی‌تکنیک میلان، با طراحی یکی از قطعات دستگاه تولید نانوالیاف، کارکرد آن را بهینه‌سازی کردند به‌نحوی‌که کارایی الیاف تولید شده به‌مراتب بالاتر از نانوالیاف تولید شده با دستگاه‌های الکتروریسی معمولی است. نتایج این طرح می‌توانند در صنایع نساجی، الکترونیک و پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.
بهینه‌سازی دستگاه الکتروریسی برای تولید نانوالیاف باکیفیت
نانوالیاف گستره متنوعی از نانومواد رشته‌ای شکل هستند که در جامع‌ترین تعریف، قطر آن‌ها در مقیاس نانومتری است. نانوالیاف کاربردهای گسترده‌ای در بخش‌هایی با عملکرد استحکامی، عایقی، الکتریکی، فیلتری و پزشکی دارند. ایده‌های زیادی برای تولید نانوالیاف وجود دارد، اما همه آن‌ها قابل پیاده‌سازی یا تجاری‌سازی نیستند. الکتروریسی یکی از روش‌های تجری سازی شده برای تولید نانوالیاف به شمار می‌رود.
دکتر فاطمه حجازی، محقق طرح، ضمن برشمردن مزایای استفاده از روش الکتروریسی افزود: «کنترل بالای شکل الیاف و تنوع بالا، هم در مواد اولیه و هم در شکل نهایی از خصوصیات روش الکتروریسی بشمار می‌رود، همچنین خواص بسیار خوب مکانیکی، حرارتی و الکتریکی با هزینه پایین از خصوصیات اصلی نانوالیاف تولید شده به روش الکتروریسی است.»
وی ادامه داد: «یکی از معایب نانوالیاف تولید شده به روش الکتروریسی، چینش نامنظم نانوالیاف بر روی یکدیگر و همچنین ایجاد تخلخل‌های نامنظم بین الیاف است. این موضوع می‌تواند استفاده از این نانوالیاف را با مشکل مواجه کند. در طرح حاضر یکی از قطعات دستگاه الکتروریسی بهینه‌سازی شده و این موجب شده تا خواص نانوالیاف تولید شده ارتقا چشمگیری داشته باشد.»
حجازی خاطرنشان کرد: «جایگذاری قطعه طراحی شده در دستگاه‌های الکتروریسی موجب می‌شود تا کنترل بالایی بر مورفولوژی و ریزساختار نانوالیاف نهایی داشته باشیم و بتوانیم ساختارهای سه‌بعدی نانولیفی را با هزینه کم تولید کنیم، بنابراین این طرح می‌تواند به افزایش قابلیت استفاده از ساختارهای نانولیفی حاصل از روش الکتروریسی در صنایع مختلف کمک شایانی کند.»
در طرح حاضر، جهت رفع نقایص موجود در ساختارهای نانولیفی تولید شده با روش الکتروریسی معمولی، از جمله تراکم بالای نانوالیاف بر روی هم و ساختار دوبعدی نازک، به‌جای استفاده از کالکتورهای مرسوم مانند صفحه صاف رسانا و یا مندل چرخان، کالکتوری جدید برای دستگاه الکتروریسی ابداع شده است. با استفاده از این کالکتور، ساختارهای نانولیفی سه‌بعدی با اندازه تخلخل بسیار بالا تا ۹۹ درصد قابل شکل‌گیری است و اندازه این ساختارهای از حیث قطر و ضخامت به‌طور نامحدود قابل طراحی هستند.
به گفته این محقق در این طرح ابتدا نانوالیاف با استفاده از دستگاه الکتروریسی بهینه‌سازی شده تولید شده و در ادامه آزمون‌های مشخصه یابی، عبورپذیری، میزان جذب سیال و تورم، خواص مکانیکی و بررسی‌های مربوط به رفتار سلولی در مجاورت آن‌ها انجام شده است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر فاطمه حجازی- دانش‌آموخته مقطع دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر حمید میرزاده- عضو هیات علمی این دانشگاه و دو تن از محققان دانشگاه پلی‌تکنیک میلان است. نتایج این کار در مجله‌ی Journal of Biomedical Materials Research Part A ۳.۰۷۶ (جلد ۱۰۵، شماره ۵، سال ۲۰۱۷، صفحات ۱۵۳۵ تا ۱۵۴۸) منتشر شده است.
