I. Полимерларнинг тузилиши ва хоссалари

VI.2. Полимер нанотолалар олишда электроспиннинг усули

Нанотолалар олишда энг замонавий усуллардан бири электроспининг бўлиб, бу усулнинг асоси аслида 1934 йилда тавсия этилган: электр майдонига махсус таркибда эритилган полимер оқими жойлаштирилади. Эритувчи буғланиши билан алоҳида олинган полимер молекулалари бир-бирига бирикади ва узунлиги 10 – 30 см гача бўлган микротолалар ҳосил қилади. Аммо бу ҳолда толалар бир-бирига чигалашиб кетган ва нобарқарор тузилишга эга бўлган ҳолда ҳосил қилинади. Бу камчиликни бартароф этиб, наноўлчамли тола олишни 1990 йилларга келиб Берклилик АҚШ олимлари амалга оширишган. Бунинг учун одатий электроспининг усули ўрнига яқин майдонли (near-field electrospinning process) электроспининг усули қўлланилган (VI.2.1- расм).

VI.2.1-расм. Полимер эритмаларидан нанотолалар олишнинг электроспиннинг қурилмасини принципиал чизмаси.

Бундай электроспиннинг усули уч қисмдан иборат. биринчи қисмда, полимер эритмани махсус шприцдан диаметри 0,5 мм атрофида бўлган капиллярдан ўртача 1 мл/с ҳажмий сарфланиш миқдоридаги тезлик билан сиқиб чиқариш орқали тола ҳосил қилувчи оқимни вужудга келтилади. Иккинчи қисмда, капиллярдан чиқаётган тола ҳосил қилиувчи оқимга юқори кучланишли анод токи берилади (миқдори 0,5 – 30 киловолт ва ундан бошқа диапазонда ҳам бўлиши мумкин) ва оқим сочиб юборилади. Учинчи қисмда эса катод – коллектор сочилган оқимни ўзига тортади ва бунинг натижасида фазавий ажралиш рўй беради, яъни тола бўлиб шаклланган оқим катодга боради ва эритувчи эса буғланиб кетади. Катодда ҳосил бўлган нанотолалар йиғилади.

Бундай йўл билан, ҳозиргача 100 дан ортиқ турли хил табиий ва синтетик полимерлар асосида диаметри нано- ва микроўлчамларда бўлган толалар олинган. Аммо ҳануз толанинг текис бир диаметрли бўлишини таъминлаш муаммоси мавжуддир.
Масалан доктор Ли ва унинг ҳамкасблари яқин майдонли электроспиннинг ёрдамида диаметри 50 – 500 нм интервалида бўлган нанотолалар олишган (VI.2.2-расм). Бунда тола



VI.2.2-расм. Яқин майдонли электроспиннинг усулида олинган полимер толанинг электрон микроскопик тасвири.

коллектори ва полимер эмиттери ўртасидаги масофани 10 – 30 см интервалдан 1 - 3 мм интервалгача қисқартирилган. Натижада толалар ҳосил бўлишида кузатиладиган толаларни чигаллашиб қолишидан холос бўлишга эришилган. Шунингдек, одатий электроспиннинг усулида қўлланадиган 30 минг волт (кВ) кучланишни яқин майдонли электроспиннинг усулига ўтиш орқали 500 волт кучланишгача камайтиршга ҳам эришилган.