Creating polymer nanofibers using a simple handheld ultra-centrifuge: whirligig toy

Abstract

Momenteel worden nanofibers in kleine hoeveelheden geproduceerd met behulp van complexe technieken en dure toestellen. In een poging om nanotechnologie goedkoper, gemakkelijker te produceren en toegankelijk te maken voor de ontwikkelingslanden en afgelegen plaatsen, heeft IMO-IMOMEC een nieuwe manier ontwikkeld om nanofibers te produceren. Deze methode bestaat uit een kleine, goedkope handcentrifuge die geen elektriciteit nodig heeft.

Het doel van dit proefschrift is het bouwen van de handcentrifuge voor de productie van polyethyleenoxide (PEO) nanofibers. Door de Covid-19 pandemie was het laboratorium niet beschikbaar en werden de experimenten thuis uitgevoerd. Het proefschrift is daarom gefocust op de vorming van vloeibare jets aan de spuitmond-openingen tijdens het spinnen. De PEO-oplossing werd vervangen door een alternatieve Newtoniaanse huishoudelijke vloeistof met een vergelijkbare viscositeit. De viscositeit van deze verschillende vloeistoffen werden bepaald door een kogelval-viscosimeter experiment. Uiteindelijk werd de handcentrifuge gevuld en gefilmd met een mobiele telefoon. Om de hoge rotatie te kunnen filmen, werd een stroboscopisch licht werd gemaakt om een visueel slow-motioneffect te veroorzaken.

Met de alternatieve vloeistof is de vorming van de vloeibare jets tijdens het spinnen in beeld gebracht. Kleine druppeltjes aan het uiteinde van de capillairen werden gevormd en continu uitgestrekt door de middelpuntvliedende kracht, wat leidde tot de vorming van een Taylor-kegel en kleine micrometer straalstromen.