Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Η έκδοση του προγράμματος περιήγησης που χρησιμοποιείτε έχει περιορισμένη υποστήριξη CSS. Για καλύτερα αποτελέσματα, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε μια νεότερη έκδοση του προγράμματος περιήγησής σας (ή να απενεργοποιήσετε τη λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Εν τω μεταξύ, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ ή JavaScript.
Σήμερα, τα λειτουργικά υφάσματα με αντιβακτηριακές ιδιότητες είναι πιο δημοφιλή. Ωστόσο, η οικονομικά αποδοτική παραγωγή λειτουργικών υφασμάτων με ανθεκτική και σταθερή απόδοση παραμένει μια πρόκληση. Η πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) χρησιμοποιήθηκε για την τροποποίηση μη υφασμένου υφάσματος πολυπροπυλενίου (PP) και στη συνέχεια νανοσωματίδια αργύρου (AgNPs) εναποτέθηκαν in situ για την παραγωγή υφάσματος PP φορτωμένου με PVA (αναφερόμενα ως AgNPs). Η ενθυλάκωση ινών PP χρησιμοποιώντας επικάλυψη PVA βοηθά στη σημαντική βελτίωση της πρόσφυσης των φορτωμένων νανοσωματιδίων Ag στις ίνες PP και τα μη υφασμένα υφάσματα Ag/PVA/PP παρουσιάζουν σημαντικά βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και αντοχή στο Escherichia coli (αναφερόμενο ως E. coli). Γενικά, το μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP που παράγεται σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30mM έχει καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και το ποσοστό αντιβακτηριακής προστασίας έναντι του E. coli φτάνει το 99,99%. Το ύφασμα διατηρεί εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση μετά από 40 πλύσεις και έχει τη δυνατότητα επαναλαμβανόμενης χρήσης. Επιπλέον, το μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP έχει ευρείες προοπτικές εφαρμογής στη βιομηχανία λόγω της καλής διαπερατότητας από τον αέρα και την υγρασία. Επιπλέον, έχουμε αναπτύξει μια τεχνολογία roll-to-roll και έχουμε διεξάγει προκαταρκτική έρευνα για να ελέγξουμε τη σκοπιμότητα αυτής της μεθόδου.
Με την εμβάθυνση της οικονομικής παγκοσμιοποίησης, οι μεγάλης κλίμακας μετακινήσεις πληθυσμού έχουν αυξήσει σημαντικά την πιθανότητα μετάδοσης του ιού, γεγονός που εξηγεί καλά γιατί ο νέος κορωνοϊός έχει τόσο ισχυρή ικανότητα εξάπλωσης σε όλο τον κόσμο και είναι δύσκολο να προληφθεί1,2,3. Υπό αυτή την έννοια, υπάρχει επείγουσα ανάγκη ανάπτυξης νέων αντιβακτηριακών υλικών, όπως τα μη υφασμένα υφάσματα πολυπροπυλενίου (PP), ως ιατρικά προστατευτικά υλικά. Το μη υφασμένο ύφασμα πολυπροπυλενίου έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής πυκνότητας, της χημικής αδράνειας και του χαμηλού κόστους4, αλλά δεν έχει αντιβακτηριακή ικανότητα, μικρή διάρκεια ζωής και χαμηλή απόδοση προστασίας. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να προσδοθούν αντιβακτηριακές ιδιότητες στα μη υφασμένα υλικά PP.
Ως αρχαίος αντιβακτηριακός παράγοντας, ο άργυρος έχει περάσει από πέντε στάδια ανάπτυξης: κολλοειδές διάλυμα αργύρου, σουλφαδιαζίνη αργύρου, άλας αργύρου, πρωτεϊνικός άργυρος και νανοάργυρος. Τα νανοσωματίδια αργύρου χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε τομείς όπως η ιατρική5,6, η αγωγιμότητα7,8,9, η ενισχυμένη στην επιφάνεια σκέδαση Raman10,11,12, η καταλυτική αποικοδόμηση χρωστικών13,14,15,16 κ.λπ. Συγκεκριμένα, τα νανοσωματίδια αργύρου (AgNPs) έχουν πλεονεκτήματα έναντι των παραδοσιακών αντιμικροβιακών παραγόντων όπως τα μεταλλικά άλατα, οι ενώσεις τεταρτοταγούς αμμωνίου και η τρικλοζάνη λόγω της απαιτούμενης βακτηριακής αντοχής, σταθερότητας, χαμηλού κόστους και περιβαλλοντικής αποδοχής17,18,19. Επιπλέον, νανοσωματίδια αργύρου με μεγάλη ειδική επιφάνεια και υψηλή αντιβακτηριακή δράση μπορούν να προσκολληθούν σε υφάσματα από μάλλινο ύφασμα20, βαμβακερά υφάσματα21,22, πολυεστερικά υφάσματα και άλλα υφάσματα για να επιτευχθεί ελεγχόμενη, παρατεταμένη απελευθέρωση αντιβακτηριακών σωματιδίων αργύρου23,24. Αυτό σημαίνει ότι με την ενθυλάκωση AgNPs, είναι δυνατή η δημιουργία υφασμάτων PP με αντιβακτηριακή δράση. Ωστόσο, τα μη υφασμένα υλικά PP δεν έχουν λειτουργικές ομάδες και έχουν χαμηλή πολικότητα, κάτι που δεν ευνοεί την ενθυλάκωση των AgNPs. Για να ξεπεραστεί αυτό το μειονέκτημα, ορισμένοι ερευνητές έχουν επιχειρήσει να εναποθέσουν νανοσωματίδια Ag στην επιφάνεια υφασμάτων PP χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους τροποποίησης, όπως ψεκασμό πλάσματος26,27, εμβολιασμό με ακτινοβολία28,29,30,31 και επιφανειακή επικάλυψη32. Για παράδειγμα, οι Goli et al. [33] εισήγαγαν μια πρωτεϊνική επικάλυψη στην επιφάνεια του μη υφασμένου υφάσματος PP, τα αμινοξέα στην περιφέρεια του πρωτεϊνικού στρώματος μπορούν να χρησιμεύσουν ως σημεία αγκύρωσης για τη σύνδεση των AgNPs, επιτυγχάνοντας έτσι καλές αντιβακτηριακές ιδιότητες. Ο Li και οι συνεργάτες του34 διαπίστωσαν ότι το Ν-ισοπροπυλακρυλαμίδιο και το υδροχλωρίδιο Ν-(3-αμινοπροπυλ)μεθακρυλαμιδίου που συν-εμβολιάστηκαν με υπεριώδη (UV) χάραξη εμφάνισαν ισχυρή αντιμικροβιακή δράση, αν και η διαδικασία χάραξης UV είναι πολύπλοκη και μπορεί να υποβαθμίσει τις μηχανικές ιδιότητες των ινών. Οι Oliani et al. παρασκεύασαν μεμβράνες πηκτής Ag NPs-PP με εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση με προεπεξεργασία καθαρού PP με ακτινοβολία γάμμα. Ωστόσο, η μέθοδός τους ήταν επίσης πολύπλοκη. Επομένως, παραμένει πρόκληση η αποτελεσματική και εύκολη παραγωγή ανακυκλώσιμων μη υφασμένων υλικών από πολυπροπυλένιο με την επιθυμητή αντιμικροβιακή δράση.
Σε αυτή τη μελέτη, η πολυβινυλική αλκοόλη, ένα φιλικό προς το περιβάλλον και χαμηλού κόστους υλικό μεμβράνης με καλή ικανότητα σχηματισμού φιλμ, υψηλή υδροφιλικότητα και εξαιρετική φυσική και χημική σταθερότητα, χρησιμοποιείται για την τροποποίηση υφασμάτων πολυπροπυλενίου. Η γλυκόζη χρησιμοποιείται ως αναγωγικός παράγοντας36. Η αύξηση της επιφανειακής ενέργειας του τροποποιημένου PP προάγει την επιλεκτική εναπόθεση AgNPs. Σε σύγκριση με το καθαρό ύφασμα PP, το παρασκευασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP έδειξε καλή ανακυκλωσιμότητα, εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση έναντι του E. coli, καλές μηχανικές ιδιότητες ακόμη και μετά από 40 κύκλους πλύσης και σημαντική αναπνοή, διαπερατότητα φύλου και υγρασίας.
Το μη υφασμένο ύφασμα PP με ειδικό βάρος 25 g/m2 και πάχος 0,18 mm παρεσχέθη από την Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Κίνα) και κόπηκε σε φύλλα διαστάσεων 5×5 cm2. Νιτρικό άργυρο (99,8%· AR) αγοράστηκε από την Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Κίνα). Γλυκόζη αγοράστηκε από την Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Κίνα). Πολυβινυλική αλκοόλη (αντιδραστήριο βιομηχανικής ποιότητας) αγοράστηκε από το Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Κίνα). Απιονισμένο νερό χρησιμοποιήθηκε ως διαλύτης ή έκπλυση και παρασκευάστηκε στο εργαστήριό μας. Θρεπτικό άγαρ και ζωμός αγοράστηκαν από την Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Πεκίνο, Κίνα). Το στέλεχος E. coli (ATCC 25922) αγοράστηκε από την Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Κίνα).
Ο προκύπτων ιστός PP πλύθηκε με υπερήχους σε αιθανόλη για 15 λεπτά. Το προκύπτον PVA προστέθηκε σε νερό και θερμάνθηκε στους 95°C για 2 ώρες για να ληφθεί ένα υδατικό διάλυμα. Στη συνέχεια, η γλυκόζη διαλύθηκε σε 10 ml διαλύματος PVA με κλάσμα μάζας 0,1%, 0,5%, 1,0% και 1,5%. Το καθαρισμένο μη υφασμένο ύφασμα πολυπροπυλενίου βυθίστηκε σε διάλυμα PVA/γλυκόζης και θερμάνθηκε στους 60°C για 1 ώρα. Μετά την ολοκλήρωση της θέρμανσης, το μη υφασμένο ύφασμα εμποτισμένο με PP αφαιρέθηκε από το διάλυμα PVA/γλυκόζης και ξηράνθηκε στους 60°C για 0,5 ώρα για να σχηματιστεί μια μεμβράνη PVA στην επιφάνεια του ιστού, λαμβάνοντας έτσι ένα σύνθετο ύφασμα PVA/PP.
Το νιτρικό άργυρο διαλύεται σε 10 ml νερού με συνεχή ανάδευση σε θερμοκρασία δωματίου και προστίθεται αμμωνία στάγδην μέχρι το διάλυμα να αλλάξει από διαυγές σε καφέ και ξανά διαυγές, για να ληφθεί διάλυμα αμμωνίας αργύρου (5–90 mM). Τοποθετήστε το μη υφασμένο ύφασμα PVA/PP σε διάλυμα αμμωνίας αργύρου και θερμάνετε το στους 60°C για 1 ώρα για να σχηματιστούν νανοσωματίδια Ag in situ στην επιφάνεια του υφάσματος, στη συνέχεια ξεπλύνετε το με νερό τρεις φορές και στεγνώστε το στους 60°C για 0,5 ώρα για να ληφθεί σύνθετο ύφασμα Ag/PVA/PP.
Μετά από προκαταρκτικά πειράματα, κατασκευάσαμε εξοπλισμό roll-to-roll στο εργαστήριο για την παραγωγή σύνθετων υφασμάτων μεγάλης κλίμακας. Οι κύλινδροι είναι κατασκευασμένοι από PTFE για την αποφυγή ανεπιθύμητων αντιδράσεων και μόλυνσης. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, ο χρόνος εμποτισμού και η ποσότητα του προσροφημένου διαλύματος μπορούν να ελεγχθούν ρυθμίζοντας την ταχύτητα των κυλίνδρων και την απόσταση μεταξύ των κυλίνδρων για να ληφθεί το επιθυμητό σύνθετο ύφασμα Ag/PVA/PP.
Η μορφολογία της επιφάνειας του ιστού μελετήθηκε χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης VEGA3 (SEM· Japan Electronics, Ιαπωνία) σε τάση επιτάχυνσης 5 kV. Η κρυσταλλική δομή των νανοσωματιδίων αργύρου αναλύθηκε με περίθλαση ακτίνων Χ (XRD· Bruker, D8 Advanced, Γερμανία· ακτινοβολία CuKα, λ = 0,15418 nm· τάση: 40 kV, ρεύμα: 40 mA) στην περιοχή 10–80°. 2θ. Χρησιμοποιήθηκε φασματόμετρο υπέρυθρης μετατροπής Fourier (ATR-FTIR· Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) για την ανάλυση των χημικών χαρακτηριστικών υφάσματος πολυπροπυλενίου τροποποιημένης επιφάνειας. Η περιεκτικότητα σε τροποποιητή PVA των σύνθετων υφασμάτων Ag/PVA/PP μετρήθηκε με θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA· Mettler Toledo, Ελβετία) υπό ρεύμα αζώτου. Για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε άργυρο των σύνθετων υφασμάτων Ag/PVA/PP χρησιμοποιήθηκε φασματομετρία μάζας με επαγωγικά συζευγμένο πλάσμα (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.).
Η διαπερατότητα αέρα και ο ρυθμός μετάδοσης υδρατμών του σύνθετου υφάσματος Ag/PVA/PP (προδιαγραφή: 78×50cm2) μετρήθηκαν από έναν ανεξάρτητο φορέα δοκιμών (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) σύμφωνα με τα GB/T. 5453-1997 και GB/T 12704.2-2009. Για κάθε δείγμα, επιλέγονται δέκα διαφορετικά σημεία για δοκιμή και τα δεδομένα που παρέχονται από τον φορέα είναι ο μέσος όρος των δέκα σημείων.
Η αντιβακτηριακή δράση του σύνθετου υφάσματος Ag/PVA/PP μετρήθηκε σύμφωνα με τα κινεζικά πρότυπα GB/T 20944.1-2007 και GB/T 20944.3- χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διάχυσης σε πλάκα άγαρ (ποιοτική ανάλυση) και τη μέθοδο ανακινούμενης φιάλης (ποσοτική ανάλυση). . αντίστοιχα το 2008. Η αντιβακτηριακή δράση του σύνθετου υφάσματος Ag/PVA/PP έναντι του Escherichia coli προσδιορίστηκε σε διαφορετικούς χρόνους πλύσης. Για τη μέθοδο διάχυσης σε πλάκα άγαρ, το υπό δοκιμή σύνθετο ύφασμα Ag/PVA/PP τρυπιέται σε δίσκο (διάμετρος: 8 mm) χρησιμοποιώντας έναν τρυπητήρα και προσαρτάται σε ένα τρυβλίο άγαρ Petri εμβολιασμένο με Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3,4 × 108 CFU ml-1) και στη συνέχεια επωάζεται στους 37°C και σε σχετική υγρασία 56% για περίπου 24 ώρες. Η ζώνη αναστολής αναλύθηκε κάθετα από το κέντρο του δίσκου έως την εσωτερική περιφέρεια των γύρω αποικιών. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της φιάλης ανακίνησης, παρασκευάστηκε μια επίπεδη πλάκα 2 × 2 cm2 από το δοκιμασμένο σύνθετο ύφασμα Ag/PVA/PP και τοποθετήθηκε σε αυτόκλειστο περιβάλλον σε ζωμό στους 121°C και 0,1 MPa για 30 λεπτά. Μετά την αποστείρωση σε αυτόκλειστο, το δείγμα βυθίστηκε σε φιάλη Erlenmeyer των 5 mL που περιείχε 70 mL διαλύματος καλλιέργειας ζωμού (συγκέντρωση εναιωρήματος 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) και στη συνέχεια επωάστηκε σε θερμοκρασία ταλάντωσης 150 °C rpm και 25°C για 18 ώρες. Μετά την ανακίνηση, συλλέξτε μια ορισμένη ποσότητα βακτηριακού εναιωρήματος και αραιώστε την στο δεκαπλάσιο. Συλλέξτε την απαιτούμενη ποσότητα αραιωμένου βακτηριακού εναιωρήματος, απλώστε την σε μέσο άγαρ και καλλιεργήστε την στους 37°C και 56% σχετική υγρασία για 24 ώρες. Ο τύπος για τον υπολογισμό της αντιβακτηριακής αποτελεσματικότητας είναι: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), όπου C και A είναι ο αριθμός των αποικιών μετά από 24 ώρες, αντίστοιχα. Καλλιεργήθηκε στην ομάδα ελέγχου και σε σύνθετο ιστό Ag/PVA/PP.
Η ανθεκτικότητα των σύνθετων υφασμάτων Ag/PVA/PP αξιολογήθηκε με πλύσιμο σύμφωνα με το πρότυπο ISO 105-C10:2006.1A. Κατά τη διάρκεια του πλυσίματος, βυθίστε το υπό δοκιμή σύνθετο ύφασμα Ag/PVA/PP (30x40mm2) σε υδατικό διάλυμα που περιέχει εμπορικό απορρυπαντικό (5,0g/L) και πλύνετέ το στις 40±2 στροφές/λεπτό και 40±5 στροφές/λεπτό σε υψηλή ταχύτητα °C για 10, 20, 30, 40 και 50 κύκλους. Μετά το πλύσιμο, το ύφασμα ξεπλένεται τρεις φορές με νερό και στεγνώνει σε θερμοκρασία 50-60°C για 30 λεπτά. Η μεταβολή στην περιεκτικότητα σε άργυρο μετά το πλύσιμο μετρήθηκε για να προσδιοριστεί ο βαθμός αντιβακτηριακής δράσης.
Το Σχήμα 1 δείχνει το σχηματικό διάγραμμα της κατασκευής σύνθετου υφάσματος Ag/PVA/PP. Δηλαδή, το μη υφασμένο υλικό PP βυθίζεται σε ένα μικτό διάλυμα PVA και γλυκόζης. Το μη υφασμένο υλικό εμποτισμένο με PP ξηραίνεται για να στερεωθεί ο τροποποιητής και ο αναγωγικός παράγοντας για να σχηματιστεί ένα στρώμα στεγανοποίησης. Το αποξηραμένο μη υφασμένο ύφασμα πολυπροπυλενίου βυθίζεται σε ένα διάλυμα αμμωνίας αργύρου για να εναποτεθούν τα νανοσωματίδια αργύρου in situ. Η συγκέντρωση του τροποποιητή, η μοριακή αναλογία γλυκόζης προς αμμωνία αργύρου, η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου και η θερμοκρασία αντίδρασης επηρεάζουν την καθίζηση των νανοσωματιδίων Ag. είναι σημαντικοί παράγοντες. Το Σχήμα 2α δείχνει την εξάρτηση της γωνίας επαφής του υφάσματος Ag/PVA/PP με το νερό από τη συγκέντρωση του τροποποιητή. Όταν η συγκέντρωση του τροποποιητή αυξάνεται από 0,5% κ.β. σε 1,0% κ.β., η γωνία επαφής του υφάσματος Ag/PVA/PP μειώνεται σημαντικά. Όταν η συγκέντρωση του τροποποιητή αυξάνεται από 1,0% κ.β. σε 2,0% κ.β., πρακτικά δεν αλλάζει. Το Σχήμα 2b δείχνει εικόνες SEM καθαρών ινών PP και υφασμάτων Ag/PVA/PP που παρασκευάστηκαν σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 50 mM και διαφορετικές μοριακές αναλογίες γλυκόζης προς αμμωνία αργύρου (1:1, 3:1, 5:1 και 9:1). . εικόνα. ). Η προκύπτουσα ίνα PP είναι σχετικά λεία. Μετά την ενθυλάκωση με μεμβράνη PVA, ορισμένες ίνες κολλάνε μεταξύ τους. Λόγω της εναπόθεσης νανοσωματιδίων αργύρου, οι ίνες γίνονται σχετικά τραχιές. Καθώς η μοριακή αναλογία του αναγωγικού παράγοντα προς τη γλυκόζη αυξάνεται, το εναποτιθέμενο στρώμα των νανοσωματιδίων Ag σταδιακά πυκνώνει και καθώς η μοριακή αναλογία αυξάνεται σε 5:1 και 9:1, τα νανοσωματίδια Ag τείνουν να σχηματίζουν συσσωματώματα. Μακροσκοπικές και μικροσκοπικές εικόνες των ινών PP γίνονται πιο ομοιόμορφες, ειδικά όταν η μοριακή αναλογία του αναγωγικού παράγοντα προς τη γλυκόζη είναι 5:1. Ψηφιακές φωτογραφίες των αντίστοιχων δειγμάτων που λαμβάνονται σε αμμωνία αργύρου 50 mM φαίνονται στο Σχήμα S1.
Αλλαγές στη γωνία επαφής νερού του υφάσματος Ag/PVA/PP σε διαφορετικές συγκεντρώσεις PVA (α), εικόνες SEM υφάσματος Ag/PVA/PP που ελήφθησαν σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 50 mM και διάφορες μοριακές αναλογίες γλυκόζης και αμμωνίας αργύρου [(β)))· (1) ίνα PP, (2) ίνα PVA/PP, (3) μοριακή αναλογία 1:1, (4) μοριακή αναλογία 3:1, (5) μοριακή αναλογία 5:1, (6) μοριακή αναλογία 9:1], διάγραμμα περίθλασης ακτίνων Χ (γ) και εικόνα SEM (δ) υφάσματος Ag/PVA/PP που ελήφθη σε συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM και (6) Ag/PP-30 mM. Η θερμοκρασία αντίδρασης είναι 60°C.
Στο Σχήμα 2c φαίνεται το διάγραμμα περίθλασης ακτίνων Χ του προκύπτοντος υφάσματος Ag/PVA/PP. Εκτός από την κορυφή περίθλασης της ίνας PP 37, τέσσερις κορυφές περίθλασης στις 2θ = ∼ 37,8°, 44,2°, 64,1° και 77,3° αντιστοιχούν σε (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), κρυσταλλικό επίπεδο (3 1 1) νανοσωματιδίων αργύρου με κέντρο την κυβική επιφάνεια. Καθώς η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου αυξάνεται από 5 σε 90 mM, τα διαγράμματα XRD του Ag γίνονται πιο έντονα, γεγονός που συνάδει με την επακόλουθη αύξηση της κρυσταλλικότητας. Σύμφωνα με τον τύπο του Scherrer, τα μεγέθη κόκκων των νανοσωματιδίων Ag που παρασκευάστηκαν με 10 mM, 30 mM και 50 mM αμμωνία αργύρου υπολογίστηκαν σε 21,3 nm, 23,3 nm και 26,5 nm, αντίστοιχα. Αυτό συμβαίνει επειδή η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από την αντίδραση αναγωγής για τον σχηματισμό μεταλλικού αργύρου. Με την αυξανόμενη συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου, ο ρυθμός πυρήνωσης και ανάπτυξης των νανοσωματιδίων αργύρου αυξάνεται. Το Σχήμα 2δ δείχνει τις εικόνες SEM υφασμάτων Ag/PVA/PP που λαμβάνονται σε διαφορετικές συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου. Σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM, το εναποτιθέμενο στρώμα νανοσωματιδίων αργύρου είναι σχετικά ομοιογενές. Ωστόσο, όταν η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου είναι πολύ υψηλή, η ομοιομορφία του στρώματος εναπόθεσης νανοσωματιδίων αργύρου τείνει να μειώνεται, κάτι που μπορεί να οφείλεται σε ισχυρή συσσωμάτωση στο στρώμα εναπόθεσης νανοσωματιδίων αργύρου. Επιπλέον, τα νανοσωματίδια αργύρου στην επιφάνεια έχουν δύο σχήματα: σφαιρικό και φολιδωτό. Το σφαιρικό μέγεθος σωματιδίων είναι περίπου 20-80 nm και το πλευρικό μέγεθος των ελασμάτων είναι περίπου 100-300 nm (Σχήμα S2). Το στρώμα εναπόθεσης νανοσωματιδίων αργύρου στην επιφάνεια του μη τροποποιημένου υφάσματος PP είναι ανομοιόμορφο. Επιπλέον, η αύξηση της θερμοκρασίας προάγει τη μείωση των νανοσωματιδίων Ag (Σχήμα S3), αλλά η πολύ υψηλή θερμοκρασία αντίδρασης δεν προάγει την επιλεκτική καθίζηση των νανοσωματιδίων Ag.
Το Σχήμα 3α απεικονίζει σχηματικά τη σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης αμμωνίας αργύρου, της ποσότητας του εναποτιθέμενου αργύρου και της αντιβακτηριακής δράσης του παρασκευασμένου υφάσματος Ag/PVA/PP. Το Σχήμα 3β δείχνει τα αντιβακτηριακά πρότυπα των δειγμάτων σε διαφορετικές συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου, τα οποία μπορούν να αντικατοπτρίζουν άμεσα την αντιβακτηριακή κατάσταση των δειγμάτων. Όταν η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου αυξήθηκε από 5 mM σε 90 mM, η ποσότητα καθίζησης αργύρου αυξήθηκε από 13,67 g/kg σε 481,81 g/kg. Επιπλέον, καθώς αυξάνεται η ποσότητα εναπόθεσης αργύρου, η αντιβακτηριακή δράση έναντι του E. coli αρχικά αυξάνεται και στη συνέχεια παραμένει σε υψηλό επίπεδο. Συγκεκριμένα, όταν η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου είναι 30 mM, η ποσότητα εναπόθεσης αργύρου στο προκύπτον ύφασμα Ag/PVA/PP είναι 67,62 g/kg και ο αντιβακτηριακός ρυθμός είναι 99,99%. και επιλέγεται αυτό το δείγμα ως αντιπροσωπευτικό για τον επακόλουθο δομικό χαρακτηρισμό.
(α) Σχέση μεταξύ του επιπέδου αντιβακτηριακής δράσης και της ποσότητας του εφαρμοζόμενου στρώματος Ag και της συγκέντρωσης της αμμωνίας αργύρου· (β) Φωτογραφίες πλακών βακτηριακής καλλιέργειας που ελήφθησαν με ψηφιακή κάμερα και δείχνουν τυφλά δείγματα και δείγματα που παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM και 90 mM αμμωνία αργύρου. Αντιβακτηριακή δράση υφάσματος Ag/PVA/PP έναντι του Escherichia coli.
Το Σχήμα 4α δείχνει τα φάσματα FTIR/ATR των PP, PVA/PP, Ag/PP και Ag/PVA/PP. Οι ζώνες απορρόφησης καθαρών ινών PP στα 2950 cm-1 και 2916 cm-1 οφείλονται στην ασύμμετρη δόνηση τάνυσης των ομάδων –CH3 και –CH2-, και στα 2867 cm-1 και 2837 cm-1 οφείλονται στην συμμετρική δόνηση τάνυσης των ομάδων –CH3 και –CH2 –. –CH3 και –CH2–. Οι ζώνες απορρόφησης στα 1375 cm-1 και 1456 cm-1 αποδίδονται σε ασύμμετρες και συμμετρικές δονήσεις μετατόπισης του –CH338.39. Το φάσμα FTIR των ινών Ag/PP είναι παρόμοιο με αυτό των ινών PP. Εκτός από τη ζώνη απορρόφησης του PP, η νέα κορυφή απορρόφησης στα 3360 cm-1 των υφασμάτων PVA/PP και Ag/PVA/PP αποδίδεται στην τάνυση του δεσμού υδρογόνου της ομάδας –OH. Αυτό δείχνει ότι το PVA εφαρμόζεται με επιτυχία στην επιφάνεια των ινών πολυπροπυλενίου. Επιπλέον, η κορυφή απορρόφησης υδροξυλίου του υφάσματος Ag/PVA/PP είναι ελαφρώς ασθενέστερη από αυτή του υφάσματος PVA/PP, κάτι που μπορεί να οφείλεται στον συντονισμό ορισμένων υδροξυλομάδων με τον άργυρο.
Φάσμα FT-IR (α), καμπύλη TGA (β) και φάσμα μέτρησης XPS (γ) καθαρού PP, υφάσματος PVA/PP και υφάσματος Ag/PVA/PP, και φάσμα C 1s καθαρού PP (δ), υφάσματος PVA/PP PP (ε) και κορυφής Ag 3d (στ) υφάσματος Ag/PVA/PP.
Στο Σχήμα 4c φαίνονται τα φάσματα XPS των υφασμάτων PP, PVA/PP και Ag/PVA/PP. Το ασθενές σήμα O1s των καθαρών ινών πολυπροπυλενίου μπορεί να αποδοθεί στο στοιχείο οξυγόνου που προσροφάται στην επιφάνεια. Η κορυφή C1s στα 284,6 eV αποδίδεται στο CH4 και το CC (βλ. Σχήμα 4d). Σε σύγκριση με τις καθαρές ίνες PP, το ύφασμα PVA/PP (Σχήμα 4e) παρουσιάζει υψηλή απόδοση στα 284,6 eV (C–C/C–H), 285,6 eV (C–O–H), 284,6 eV (C–C/C–H), 285,6 eV (C–O–H) και 288,5 eV (H–C=O)38. Επιπλέον, το φάσμα O1s του υφάσματος PVA/PP μπορεί να προσεγγιστεί με δύο κορυφές στα 532,3 eV και 533,2 eV41 (Σχήμα S4), αυτές οι κορυφές C1s αντιστοιχούν σε C–OH και H–C=O (υδροξυλικές ομάδες PVA και αλδεϋδική γλυκόζη), κάτι που συμφωνεί με τα δεδομένα FTIR. Το μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP διατηρεί το φάσμα O1s του C-OH (532,3 eV) και HC=O (533,2 eV) (Σχήμα S5), που αποτελείται από 65,81% (ατομικό ποσοστό) C, 22,89% O και 11,31% Ag (Σχήμα S4). Συγκεκριμένα, οι κορυφές των Ag 3d5/2 και Ag 3d3/2 στα 368,2 eV και 374,2 eV (Εικ. 4f) αποδεικνύουν περαιτέρω ότι τα νανοσωματίδια Ag είναι προσμιγμένα στην επιφάνεια του μη υφασμένου υφάσματος PVA/PP42.
Οι καμπύλες TGA (Εικ. 4b) καθαρού PP, υφάσματος Ag/PP και υφάσματος Ag/PVA/PP δείχνουν ότι υφίστανται παρόμοιες διεργασίες θερμικής αποσύνθεσης και η εναπόθεση νανοσωματιδίων Ag οδηγεί σε μικρή αύξηση της θερμοκρασίας θερμικής αποικοδόμησης των ινών PP (ινών PVA/PP) (από 480 °C (ίνες PP) σε 495 °C), πιθανώς λόγω του σχηματισμού ενός φραγμού Ag43. Ταυτόχρονα, οι υπολειμματικές ποσότητες καθαρών δειγμάτων PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 και Ag/PP-W50 μετά από θέρμανση στους 800°C ήταν 1,32%, 16,26% και 13,86% % αντίστοιχα (9,88% και 2,12% αντίστοιχα (το επίθημα W50 εδώ αναφέρεται σε 50 κύκλους πλύσης). Το υπόλοιπο καθαρό PP αποδίδεται σε ακαθαρσίες και το υπόλοιπο των υπόλοιπων δειγμάτων σε νανοσωματίδια αργύρου, και η διαφορά στην υπολειμματική ποσότητα των δειγμάτων που είναι φορτωμένα με άργυρο θα πρέπει να οφείλεται σε διαφορετικές ποσότητες νανοσωματιδίων αργύρου που έχουν φορτωθεί σε αυτά. Επιπλέον, μετά από πλύση του υφάσματος Ag/PP 50 φορές, η υπολειμματική περιεκτικότητα σε άργυρο μειώθηκε κατά 94,65% και η υπολειμματική περιεκτικότητα σε άργυρο του υφάσματος Ag/PVA/PP μειώθηκε κατά περίπου 31,74%. Αυτό δείχνει ότι η επικάλυψη ενθυλάκωσης PVA μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την πρόσφυση των νανοσωματιδίων Ag στη μήτρα PP.
Για την αξιολόγηση της άνεσης κατά τη χρήση, μετρήθηκαν η διαπερατότητα αέρα και ο ρυθμός μετάδοσης υδρατμών του παρασκευασμένου υφάσματος πολυπροπυλενίου. Γενικά, η διαπερατότητα αέρα σχετίζεται με τη θερμική άνεση του χρήστη, ειδικά σε ζεστά και υγρά περιβάλλοντα44. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5α, η διαπερατότητα αέρα του καθαρού PP είναι 2050 mm/s και μετά την τροποποίηση του PVA μειώνεται στα 856 mm/s. Αυτό συμβαίνει επειδή η μεμβράνη PVA που σχηματίζεται στην επιφάνεια της ίνας PP και του υφασμένου μέρους βοηθά στη μείωση των κενών μεταξύ των ινών. Μετά την εφαρμογή νανοσωματιδίων Ag, η διαπερατότητα αέρα του υφάσματος PP αυξάνεται λόγω της κατανάλωσης επικάλυψης PVA κατά την εφαρμογή νανοσωματιδίων Ag. Επιπλέον, η διαπερατότητα αέρα των υφασμάτων Ag/PVA/PP τείνει να μειώνεται καθώς η συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου αυξάνεται από 10 σε 50 mmol. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι το πάχος της εναπόθεσης αργύρου αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης αμμωνίας αργύρου, γεγονός που βοηθά στη μείωση του αριθμού των πόρων και της πιθανότητας διέλευσης υδρατμών από αυτούς.
(α) Διαπερατότητα αέρα υφασμάτων Ag/PVA/PP που παρασκευάζονται με διαφορετικές συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου· (β) Μετάδοση υδρατμών υφασμάτων Ag/PVA/PP που παρασκευάζονται με διαφορετικές συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου· (γ) Διάφοροι τροποποιητές Καμπύλη εφελκυσμού υφάσματος Ag/PVA/PP που λαμβάνεται σε διαφορετικές συγκεντρώσεις· (δ) Καμπύλη εφελκυσμού υφάσματος Ag/PVA/PP που λαμβάνεται σε διαφορετικές συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου (εμφαίνεται επίσης ύφασμα Ag/PVA/PP που λαμβάνεται σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM) (Συγκρίνετε τις καμπύλες εφελκυσμού υφασμάτων PP μετά από 40 κύκλους πλύσης).
Ο ρυθμός μετάδοσης υδρατμών είναι ένας άλλος σημαντικός δείκτης της θερμικής άνεσης ενός υφάσματος45. Αποδεικνύεται ότι η διαπερατότητα υγρασίας των υφασμάτων επηρεάζεται κυρίως από την αναπνοή και τις επιφανειακές ιδιότητες. Δηλαδή, η διαπερατότητα αέρα εξαρτάται κυρίως από τον αριθμό των πόρων. Οι επιφανειακές ιδιότητες επηρεάζουν τη διαπερατότητα υγρασίας των υδρόφιλων ομάδων μέσω προσρόφησης-διάχυσης-εκρόφησης των μορίων νερού. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 5b, η διαπερατότητα υγρασίας των καθαρών ινών PP είναι 4810 g/(m2·24h). Μετά τη σφράγιση με επίστρωση PVA, ο αριθμός των οπών στις ίνες PP μειώνεται, αλλά η διαπερατότητα υγρασίας του υφάσματος PVA/PP αυξάνεται στα 5070 g/(m2·24h), καθώς η διαπερατότητά του από την υγρασία καθορίζεται κυρίως από τις επιφανειακές ιδιότητες και όχι από τους πόρους. Μετά την εναπόθεση AgNPs, η διαπερατότητα υγρασίας του υφάσματος Ag/PVA/PP αυξήθηκε περαιτέρω. Συγκεκριμένα, η μέγιστη διαπερατότητα υγρασίας του υφάσματος Ag/PVA/PP που λαμβάνεται σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM είναι 10300 g/(m2·24h). Ταυτόχρονα, η διαφορετική διαπερατότητα υγρασίας των υφασμάτων Ag/PVA/PP που λαμβάνονται σε διαφορετικές συγκεντρώσεις αμμωνίας αργύρου μπορεί να σχετίζεται με διαφορές στο πάχος του στρώματος εναπόθεσης αργύρου και στον αριθμό των πόρων του.
Οι μηχανικές ιδιότητες των υφασμάτων επηρεάζουν έντονα τη διάρκεια ζωής τους, ειδικά ως ανακυκλώσιμα υλικά46. Το Σχήμα 5c δείχνει την καμπύλη τάσης εφελκυσμού του υφάσματος Ag/PVA/PP. Η αντοχή εφελκυσμού του καθαρού PP είναι μόνο 2,23 MPa, ενώ η αντοχή εφελκυσμού 1% κ.β. υφάσματος PVA/PP αυξάνεται σημαντικά στα 4,56 MPa, υποδεικνύοντας ότι η ενθυλάκωση του υφάσματος PVA PP βοηθά στη σημαντική βελτίωση των μηχανικών του ιδιοτήτων. Η αντοχή εφελκυσμού και η επιμήκυνση κατά τη θραύση του υφάσματος PVA/PP αυξάνονται με την αυξανόμενη συγκέντρωση του τροποποιητή PVA, επειδή η μεμβράνη PVA μπορεί να διασπάσει την τάση και να ενισχύσει την ίνα PP. Ωστόσο, όταν η συγκέντρωση του τροποποιητή αυξάνεται στο 1,5% κ.β., το κολλώδες PVA καθιστά το ύφασμα πολυπροπυλενίου άκαμπτο, γεγονός που επηρεάζει σοβαρά την άνεση χρήσης.
Σε σύγκριση με τα καθαρά υφάσματα PP και PVA/PP, η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη θραύση των υφασμάτων Ag/PVA/PP βελτιώνονται περαιτέρω επειδή τα νανοσωματίδια Ag που είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα στην επιφάνεια των ινών PP μπορούν να κατανείμουν το φορτίο47,48. Μπορεί να φανεί ότι η αντοχή σε εφελκυσμό των ινών Ag/PP είναι υψηλότερη από αυτή του καθαρού PP, φτάνοντας τα 3,36 MPa (Εικ. 5δ), γεγονός που επιβεβαιώνει την ισχυρή και ενισχυτική δράση των νανοσωματιδίων Ag. Συγκεκριμένα, το ύφασμα Ag/PVA/PP που παράγεται σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM (αντί για 50 mM) παρουσιάζει μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό και επιμήκυνση κατά τη θραύση, η οποία οφείλεται στην ομοιόμορφη εναπόθεση νανοσωματιδίων Ag καθώς και στην ομοιόμορφη εναπόθεση. Συσσωμάτωση νανοσωματιδίων αργύρου υπό συνθήκες υψηλής συγκέντρωσης αμμωνίας αργύρου. Επιπλέον, μετά από 40 κύκλους πλύσης, η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη θραύση του υφάσματος Ag/PVA/PP που παρασκευάστηκε σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM μειώθηκαν κατά 32,7% και 26,8% αντίστοιχα (Εικ. 5δ), γεγονός που μπορεί να σχετίζεται με μια μικρή απώλεια νανοσωματιδίων αργύρου που εναποτέθηκαν μετά από αυτό.
Τα Σχήματα 6α και β δείχνουν φωτογραφίες από ψηφιακή κάμερα υφάσματος Ag/PVA/PP και υφάσματος Ag/PP μετά από πλύσιμο για 0, 10, 20, 30, 40 και 50 κύκλους σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM. Το σκούρο γκρι ύφασμα Ag/PVA/PP και το ύφασμα Ag/PP σταδιακά γίνονται ανοιχτό γκρι μετά το πλύσιμο. Η αλλαγή χρώματος του πρώτου κατά τη διάρκεια του πλυσίματος δεν φαίνεται να είναι τόσο σοβαρή όσο του δεύτερου. Επιπλέον, σε σύγκριση με το ύφασμα Ag/PP, η περιεκτικότητα σε άργυρο του υφάσματος Ag/PVA/PP μειώθηκε σχετικά αργά μετά το πλύσιμο. Μετά από πλύσιμο 20 ή περισσότερες φορές, το πρώτο διατήρησε υψηλότερη περιεκτικότητα σε άργυρο από το δεύτερο (Εικ. 6γ). Αυτό δείχνει ότι η ενθυλάκωση ινών PP με επικάλυψη PVA μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την πρόσφυση των νανοσωματιδίων Ag στις ίνες PP. Το Σχήμα 6δ δείχνει τις εικόνες SEM του υφάσματος Ag/PVA/PP και του υφάσματος Ag/PP μετά από πλύσιμο για 10, 40 και 50 κύκλους. Τα υφάσματα Ag/PVA/PP παρουσιάζουν λιγότερη απώλεια νανοσωματιδίων Ag κατά το πλύσιμο σε σχέση με τα υφάσματα Ag/PP, και πάλι επειδή η επικάλυψη ενθυλάκωσης PVA βοηθά στη βελτίωση της πρόσφυσης των νανοσωματιδίων Ag στις ίνες PP.
(α) Φωτογραφίες υφάσματος Ag/PP που τραβήχτηκαν με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή (με συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM) μετά από πλύσιμο για 0, 10, 20, 30, 40 και 50 κύκλους (1-6). (β) Φωτογραφίες Ag/PVA/PP υφασμάτων που τραβήχτηκαν με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή (με συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM) μετά από πλύσιμο για 0, 10, 20, 30, 40 και 50 κύκλους (1-6). (γ) Αλλαγές στην περιεκτικότητα σε άργυρο των δύο υφασμάτων σε όλους τους κύκλους πλύσης. (δ) Εικόνες SEM υφάσματος Ag/PVA/PP (1-3) και υφάσματος Ag/PP (4-6) μετά από 10, 40 και 50 κύκλους πλύσης.
Το Σχήμα 7 δείχνει την αντιβακτηριακή δράση και φωτογραφίες από ψηφιακή κάμερα υφασμάτων Ag/PVA/PP έναντι του E. coli μετά από 10, 20, 30 και 40 κύκλους πλύσης. Μετά από 10 και 20 πλύσεις, η αντιβακτηριακή απόδοση των υφασμάτων Ag/PVA/PP παρέμεινε στο 99,99% και 99,93%, επιδεικνύοντας εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση. Το αντιβακτηριακό επίπεδο του υφάσματος Ag/PVA/PP μειώθηκε ελαφρώς μετά από 30 και 40 φορές πλύσης, γεγονός που οφειλόταν στην απώλεια AgNPs μετά από μακροχρόνιο πλύσιμο. Ωστόσο, ο αντιβακτηριακός ρυθμός του υφάσματος Ag/PP μετά από 40 πλύσεις είναι μόνο 80,16%. Είναι προφανές ότι η αντιβακτηριακή δράση του υφάσματος Ag/PP μετά από 40 κύκλους πλύσης είναι πολύ μικρότερη από αυτή του υφάσματος Ag/PVA/PP.
(α) Επίπεδο αντιβακτηριακής δράσης κατά του E. coli. (β) Για λόγους σύγκρισης, παρουσιάζονται επίσης φωτογραφίες του υφάσματος Ag/PVA/PP που ελήφθησαν με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή μετά από πλύση του υφάσματος Ag/PP σε συγκέντρωση αμμωνίας αργύρου 30 mM για 10, 20, 30, 40 και 40 κύκλους.
Στο Σχήμα 8, το Σχήμα 8 δείχνει σχηματικά την κατασκευή υφάσματος μεγάλης κλίμακας Ag/PVA/PP χρησιμοποιώντας μια διβάθμια διαδικασία roll-to-roll. Δηλαδή, το διάλυμα PVA/γλυκόζης εμποτίστηκε στο πλαίσιο του κυλίνδρου για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, στη συνέχεια αφαιρέθηκε και στη συνέχεια εμποτίστηκε με διάλυμα αμμωνίας αργύρου με τον ίδιο τρόπο για να ληφθεί ύφασμα Ag/PVA/PP. (Εικ. 8α). Το προκύπτον ύφασμα Ag/PVA/PP διατηρεί εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση ακόμη και αν αφεθεί για 1 χρόνο. Για την παρασκευή υφασμάτων Ag/PVA/PP μεγάλης κλίμακας, τα μη υφασμένα υφάσματα PP που προέκυψαν εμποτίστηκαν με συνεχή διαδικασία ρολού και στη συνέχεια πέρασαν διαδοχικά από ένα διάλυμα PVA/γλυκόζης και ένα διάλυμα αμμωνίας αργύρου και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία. Δύο μέθοδοι. Συνημμένα βίντεο. Ο χρόνος εμποτισμού ελέγχεται ρυθμίζοντας την ταχύτητα του κυλίνδρου και η ποσότητα του προσροφημένου διαλύματος ελέγχεται ρυθμίζοντας την απόσταση μεταξύ των κυλίνδρων (Εικ. 8β), λαμβάνοντας έτσι το μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP μεγάλου μεγέθους (50 cm × 80 cm). και τον κύλινδρο συλλογής. Η όλη διαδικασία είναι απλή και αποτελεσματική, γεγονός που ευνοεί την παραγωγή μεγάλης κλίμακας.
Σχηματικό διάγραμμα της παραγωγής μεγάλων προϊόντων-στόχων (α) και σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας έλασης για την παραγωγή μη υφασμένων υλικών Ag/PVA/PP (β).
Τα μη υφασμένα υφάσματα PVA/PP που περιέχουν άργυρο παράγονται χρησιμοποιώντας μια απλή τεχνολογία εναπόθεσης υγρής φάσης in situ σε συνδυασμό με τη μέθοδο roll-to-roll. Σε σύγκριση με το ύφασμα PP και το ύφασμα PVA/PP, οι μηχανικές ιδιότητες του παρασκευασμένου μη υφασμένου υφάσματος Ag/PVA/PP βελτιώνονται σημαντικά επειδή το στρώμα στεγανοποίησης PVA μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την πρόσφυση των νανοσωματιδίων Ag στις ίνες PP. Επιπλέον, η ποσότητα φόρτωσης PVA και η περιεκτικότητα σε νανοσωματίδια αργύρου στο μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP μπορούν να ελεγχθούν καλά ρυθμίζοντας τις συγκεντρώσεις διαλύματος PVA/γλυκόζης και διαλύματος αμμωνίας αργύρου. Συγκεκριμένα, το μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP που παρασκευάστηκε χρησιμοποιώντας διάλυμα αμμωνίας αργύρου 30 mM έδειξε τις καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και διατήρησε εξαιρετική αντιβακτηριακή δράση έναντι του E. coli ακόμη και μετά από 40 κύκλους πλύσης, δείχνοντας καλό αντιρρυπαντικό δυναμικό. Μη υφασμένο υλικό PP. Σε σύγκριση με άλλα βιβλιογραφικά δεδομένα, τα υφάσματα που λάβαμε χρησιμοποιώντας απλούστερες μεθόδους έδειξαν καλύτερη αντοχή στο πλύσιμο. Επιπλέον, το προκύπτον μη υφασμένο ύφασμα Ag/PVA/PP έχει ιδανική διαπερατότητα υγρασίας και άνεση στη χρήση, γεγονός που μπορεί να διευκολύνει την εφαρμογή του σε βιομηχανικές εφαρμογές.
Συμπεριλάβετε όλα τα δεδομένα που ελήφθησαν ή αναλύθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της μελέτης (και τα υποστηρικτικά αρχεία πληροφοριών τους).
Russell, SM et al. Βιοαισθητήρες για την καταπολέμηση της καταιγίδας κυτοκινών COVID-19: προκλήσεις που έχουμε μπροστά μας. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V και Harkey A. COVID-19 και πολυοργανικές αντιδράσεις. τρέχον. ερώτηση. καρδιά. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Οι εκτιμήσεις για τον αριθμό των κρουσμάτων κορονοϊού το 2019 στην Κίνα προσαρμόζονται ανάλογα με το στάδιο και τις ενδημικές περιοχές. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Εύκαμπτο, υπερυδρόφοβο και εξαιρετικά αγώγιμο μη υφασμένο σύνθετο υλικό από πολυπροπυλένιο για προστασία από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές. Chemical. engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Ανάπτυξη πολυλειτουργικών νανοσύνθετων μεμβρανών πολυακρυλονιτριλίου/αργύρου: αντιβακτηριακή δράση, καταλυτική δράση, αγωγιμότητα, προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία και ενεργοί αισθητήρες SERS. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U και Parajuli N. Σύγχρονη έρευνα για τα νανοσωματίδια αργύρου: σύνθεση, χαρακτηρισμός και εφαρμογές. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Μια απλή διαδικασία για την παρασκευή αγώγιμης μελάνης με βάση το άργυρο και την εφαρμογή της σε επιφάνειες επιλεκτικές ως προς τη συχνότητα. Nanotechnology 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Τα υπερδιακλαδωμένα πολυμερή επιτρέπουν τη χρήση νανοσωματιδίων αργύρου ως σταθεροποιητών για την εκτύπωση inkjet εύκαμπτων κυκλωμάτων. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P και Kawasaki HJML Αγώγιμα δίκτυα φλεβών φύλλων που παράγονται με αυτοσυναρμολόγηση νανοσωματιδίων αργύρου για πιθανές εφαρμογές σε εύκαμπτους αισθητήρες. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Νανοσφαίρες και συστοιχίες πυριτίου διακοσμημένες με νανοσωματίδια αργύρου ως πιθανά υποστρώματα για επιφανειακή ενισχυμένη σκέδαση Raman. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Μεγάλης κλίμακας αισθητήρας σκέδασης Raman με βελτιωμένη επιφάνεια (SERS) με υψηλή σταθερότητα και ομοιομορφία σήματος. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Μια ιεραρχική ετεροδομή νανοράβδων φουλερενίου διακοσμημένης με νανοσωματίδια αργύρου (Ag-FNRs) χρησιμεύει ως ένα αποτελεσματικό υπόστρωμα SERS ανεξάρτητο από ένα μόνο σωματίδιο. physics. Chemical. Chemical. physics. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE και Ahmed, HB Συγκριτική μελέτη ομομεταλλικών και ετερομεταλλικών νανοδομών με βάση το άγαρ κατά την αποικοδόμηση που καταλύεται από χρωστική. Διεθνικότητα. J. Biol. Μεγάλα μόρια. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS και Ahmed, HB Νανοκατάλυση εξαρτώμενη από μέταλλα για τη μείωση αρωματικών ρύπων. Wednesday. the science. pollute. resource. internationality. 27, 6459–6475 (2020).
Νανοδομές τριπλού πυρήνα-κελύφους (Ag-Au-Pd) των Ahmed HB και Emam HE που καλλιεργούνται από σπόρους σε θερμοκρασία δωματίου για πιθανό καθαρισμό νερού. πολυμερές. δοκιμή. 89, 106720 (2020).
Ώρα δημοσίευσης: 26 Νοεμβρίου 2023