Mèsi paske ou te vizite Nature.com. Vèsyon navigatè w ap itilize a pa sipòte CSS anpil. Pou pi bon rezilta, nou rekòmande pou w itilize yon vèsyon navigatè w ki pi resan (oswa dezaktive mòd konpatibilite nan Internet Explorer). Antretan, pou asire sipò kontinyèl, n ap montre sit la san stil oswa JavaScript.
Jodi a, twal fonksyonèl ki gen pwopriyete antibakteri yo pi popilè. Sepandan, pwodiksyon twal fonksyonèl ki pa koute chè epi ki gen pèfòmans dirab ak konsistan rete yon defi. Yo te itilize alkòl polivinil (PVA) pou modifye twal ki pa tise polipropilèn (PP), epi answit yo te depoze nanopartikil ajan (AgNP) in situ pou pwodui PP chaje ak AgNP modifye ak PVA (yo rele yo AgNP). /PVA/PP) twal. Enkapsulasyon fib PP lè l sèvi avèk kouch PVA ede amelyore anpil adezyon Ag NP chaje yo ak fib PP, epi twal ki pa tise Ag/PVA/PP yo montre pwopriyete mekanik ak rezistans kont Escherichia coli (yo rele yo E. coli) ki amelyore anpil. Anjeneral, twal ki pa tise Ag/PVA/PP ki pwodui nan yon konsantrasyon amonyak ajan 30mM gen pi bon pwopriyete mekanik, epi to pwoteksyon antibakteri kont E. coli rive nan 99.99%. Twal la toujou kenbe yon ekselan aktivite antibakteri apre 40 lave epi li gen potansyèl pou itilizasyon repete. Anplis de sa, twal ki pa tise Ag/PVA/PP a gen yon pakèt posiblite pou itilize nan endistri a akòz bon pèmeyabilite li nan lè ak imidite. Anplis de sa, nou te devlope tou yon teknoloji woulo-a-woulo epi nou te fè yon premye eksplorasyon pou teste posibilite metòd sa a.
Avèk pwofondisman globalizasyon ekonomik la, gwo mouvman popilasyon yo ogmante anpil posiblite transmisyon viris la, sa ki byen eksplike poukisa nouvo kowonaviris la gen yon kapasite konsa pou gaye toupatou sou latè epi li difisil pou anpeche1,2,3. Nan sans sa a, gen yon bezwen ijan pou devlope nouvo materyèl anti-bakteri, tankou twal ki pa tise polipropilèn (PP), kòm materyèl pwoteksyon medikal. Twal ki pa tise polipropilèn gen avantaj dansite ki ba, inerti chimik ak pri ki ba4, men li pa gen kapasite anti-bakteri, lavi sèvis kout ak efikasite pwoteksyon ki ba. Se poutèt sa, li gen anpil enpòtans pou bay pwopriyete anti-bakteri nan materyèl ki pa tise PP yo.
Kòm yon ansyen ajan anti-bakteri, ajan an te pase nan senk etap devlopman: solisyon ajan koloidal, silfadiazin ajan, sèl ajan, pwoteyin ajan ak nano-ajan. Nanopartikil ajan yo de pli zan pli itilize nan domèn tankou medikaman5,6, konduktivite7,8,9, dispèsyon Raman amelyore sou sifas10,11,12, degradasyon katalitik koloran13,14,15,16 elatriye. An patikilye, nanopartikil ajan (AgNP) yo gen avantaj sou ajan antimikwòb tradisyonèl yo tankou sèl metal, konpoze amonyòm kwatènè ak triklozan akòz rezistans bakteri yo mande a, estabilite, pri ki ba ak akseptabilite anviwònman an17,18,19. Anplis de sa, nanopartikil ajan ki gen gwo sifas espesifik ak gwo aktivite anti-bakteri ka tache ak twal lèn20, twal koton21,22, twal Polyester ak lòt twal pou reyalize yon liberasyon kontwole ak soutni nan patikil ajan anti-bakteri23,24. Sa vle di ke lè yo ankapsule AgNP yo, li posib pou kreye twal PP ki gen aktivite anti-bakteri. Sepandan, twal ki pa tise PP yo manke gwoup fonksyonèl epi yo gen yon polarite ki ba, sa ki pa fezab pou enkapsulasyon AgNP yo. Pou simonte dezavantaj sa a, gen kèk chèchè ki te eseye depoze nanopartikil Ag sou sifas twal PP yo lè l sèvi avèk divès metòd modifikasyon tankou flite plasma26,27, grèf radyasyon28,29,30,31 ak kouch sifas32. Pa egzanp, Goli et al. [33] te entwodui yon kouch pwoteyin sou sifas twal ki pa tise PP a, asid amine yo nan periferi kouch pwoteyin nan ka sèvi kòm pwen lank pou lyezon AgNP yo, kidonk reyalize bon pwopriyete antibakteri. aktivite. Li ak kòlèg li yo 34 te jwenn ke N-izopropilakrilamid ak N-(3-aminopropil)metakrilamid idroklorid ko-grefe pa grave iltravyolèt (UV) te montre yon gwo aktivite antimikwòb, byenke pwosesis grave UV a konplèks epi li ka degrade pwopriyete mekanik fib yo. Oliani et al te prepare fim jèl Ag NPs-PP ak ekselan aktivite antibakteri lè yo te pretrete PP pi ak iradyasyon gama; sepandan, metòd yo a te konplèks tou. Kidonk, li rete yon defi pou pwodui yon fason efikas e fasilman twal ki pa tise an polipropilèn resikle ki gen aktivite antimikwòb yo vle a.
Nan etid sa a, yo itilize alkòl polivinil, yon materyèl manbràn ki respekte anviwònman an epi ki pa koute chè, ki gen bon kapasite pou fòme fim, gwo idrofilisite, ak ekselan estabilite fizik ak chimik, pou modifye twal polipropilèn yo. Yo itilize glikoz kòm yon ajan redukteur36. Yon ogmantasyon nan enèji sifas PP modifye a ankouraje depo selektif AgNP yo. Konpare ak twal PP pi, twal Ag/PVA/PP ki prepare a te montre bon resiklabilite, ekselan aktivite anti-bakteri kont E. coli, bon pwopriyete mekanik menm apre 40 sik lave, ak yon respirasyon, yon sèks ak yon pèmeyabilite imidite siyifikatif.
Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Lachin) te founi twal PP ki pa tise a ak yon gravite espesifik 25 g/m2 ak yon epesè 0.18 mm epi li te koupe an fèy ki mezire 5 × 5 cm2. Yo te achte nitrat ajan (99.8%; AR) nan men Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Lachin). Yo te achte glikoz nan men Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Lachin). Yo te achte alkòl polivinil (reyaktif klas endistriyèl) nan men Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Lachin). Yo te itilize dlo deyonize kòm yon sòlvan oswa yon rense epi yo te prepare li nan laboratwa nou an. Yo te achte agar eleman nitritif ak bouyon nan men Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, Lachin). Yo te achte souch E. coli (ATCC 25922) nan men Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Lachin).
Yo te lave tisi PP ki te sòti a avèk iltrason nan etanòl pandan 15 minit. Yo te ajoute PVA ki te sòti a nan dlo epi yo te chofe l a 95°C pandan 2 èdtan pou jwenn yon solisyon akeuz. Apre sa, yo te fonn glikoz nan 10 ml solisyon PVA ak yon fraksyon mas 0.1%, 0.5%, 1.0% ak 1.5%. Yo te plonje twal ki pa tise polipropilèn pirifye a nan yon solisyon PVA/glikoz epi yo te chofe l a 60°C pandan 1 èdtan. Apre chofaj la fini, yo retire twal ki pa tise enpreye ak PP a nan solisyon PVA/glikoz la epi yo te seche l a 60°C pandan 0.5 èdtan pou fòme yon fim PVA sou sifas twal la, konsa yo te jwenn yon tekstil konpoze PVA/PP.
Yo fonn nitrat ajan nan 10 ml dlo toujou ap brase nan tanperati chanm epi yo ajoute amonyak gout pa gout jiskaske solisyon an chanje soti nan klè rive nan mawon epi klè ankò pou jwenn yon solisyon amonyak ajan (5-90 mM). Mete twal ki pa tise PVA/PP a nan solisyon amonyak ajan an epi chofe l a 60°C pandan 1 èdtan pou fòme nanopartikil Ag an plas sou sifas twal la, apresa rense l avèk dlo twa fwa epi seche l a 60°C pandan 0.5 èdtan pou jwenn twal konpoze Ag/PVA/PP.
Apre eksperyans preliminè yo, nou te konstwi ekipman woulo-a-woulo nan laboratwa a pou pwodiksyon twal konpoze sou gwo echèl. Woulo yo fèt ak PTFE pou evite reyaksyon negatif ak kontaminasyon. Pandan pwosesis sa a, nou ka kontwole tan enpregnasyon an ak kantite solisyon ki absòbe a lè nou ajiste vitès woulo yo ak distans ki genyen ant woulo yo pou nou jwenn twal konpoze Ag/PVA/PP nou vle a.
Yo te etidye mòfoloji sifas tisi a lè l sèvi avèk yon mikwoskòp elektwonik optik VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Japon) nan yon vòltaj akselerasyon 5 kV. Yo te analize estrikti kristal nanopartikil ajan yo pa difraksyon reyon X (XRD; Bruker, D8 Advanced, Almay; radyasyon Cu Kα, λ = 0.15418 nm; vòltaj: 40 kV, kouran: 40 mA) nan yon ranje 10–80°. 2θ. Yo te itilize yon espektwomèt enfrawouj transfòme Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) pou analize karakteristik chimik twal polipropilèn modifye sou sifas la. Yo te mezire kontni modifikatè PVA nan twal konpoze Ag/PVA/PP yo pa analiz tèmogravimetrik (TGA; Mettler Toledo, Swis) anba yon kouran nitwojèn. Yo te itilize spektwometri mas plasma enduktivman makonnen (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) pou detèmine kontni ajan nan twal konpoze Ag/PVA/PP yo.
Yon ajans tès twazyèm pati (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) te mezire pèmeyabilite lè a ak to transmisyon vapè dlo twal konpoze Ag/PVA/PP (spesifikasyon: 78 × 50cm2) an akò avèk GB/T. 5453-1997 ak GB/T 12704.2-2009. Pou chak echantiyon, yo chwazi dis pwen diferan pou tès la, epi done ajans lan bay la se mwayèn dis pwen yo.
Yo te mezire aktivite anti-bakteri twal konpoze Ag/PVA/PP a dapre nòm Chinwa GB/T 20944.1-2007 ak GB/T 20944.3- lè l sèvi avèk metòd difizyon plak agar (analiz kalitatif) ak metòd flakon souke (analiz kantitatif). . respektivman an 2008. Yo te detèmine aktivite anti-bakteri twal konpoze Ag/PVA/PP kont Escherichia coli nan diferan tan lave. Pou metòd difizyon plak agar la, yo te pèse twal konpoze Ag/PVA/PP tès la nan yon disk (dyamèt: 8 mm) lè l sèvi avèk yon pèsonaj epi yo tache l nan yon plat Petri agar ki te inokile ak Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) epi answit yo te enkube l nan 37°C ak 56% imidite relatif pandan apeprè 24 èdtan. Yo te analize zòn inibisyon an vètikalman soti nan sant disk la rive nan sikonferans enteryè koloni ki antoure yo. Lè l sèvi avèk metòd flakon souke a, yo te prepare yon plak plat 2 × 2 cm2 apati twal konpoze Ag/PVA/PP ki te teste a epi yo te otoklave li nan yon anviwònman bouyon a 121°C ak 0.1 MPa pandan 30 minit. Apre otoklave a, yo te plonje echantiyon an nan yon flakon Erlenmeyer 5 mL ki gen 70 mL solisyon kilti bouyon (konsantrasyon sispansyon 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) epi answit yo te enkube li nan yon tanperati osilan 150 °C rpm ak 25°C pandan 18 èdtan. Apre souke li, kolekte yon sèten kantite sispansyon bakteri epi delye li dis fwa. Kolekte kantite sispansyon bakteri dilye ki nesesè a, gaye li sou yon mwayen agar epi kiltive li a 37°C ak 56% imidite relatif pandan 24 èdtan. Fòmil pou kalkile efikasite antibakteri a se: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), kote C ak A se kantite koloni apre 24 èdtan, respektivman. Kiltive nan gwoup kontwòl ak tisi konpoze Ag/PVA/PP.
Yo te evalye rezistans twal konpoze Ag/PVA/PP yo lè yo te lave yo dapre ISO 105-C10:2006.1A. Pandan y ap lave a, plonje twal konpoze Ag/PVA/PP tès la (30x40mm2) nan yon solisyon akeuz ki gen ladan l savon komèsyal (5.0g/L) epi lave l a 40±2 rpm ak 40±5 rpm/min. gwo vitès. °C 10, 20, 30, 40 ak 50 sik. Apre yo fin lave l, yo rense twal la twa fwa avèk dlo epi yo seche l a yon tanperati 50-60°C pandan 30 minit. Yo te mezire chanjman nan kontni ajan an apre yo fin lave l pou detèmine degre aktivite antibakteri a.
Figi 1 montre dyagram eskematik fabrikasyon twal konpoze Ag/PVA/PP la. Sa vle di, materyèl PP ki pa tise a plonje nan yon solisyon melanje PVA ak glikoz. Materyèl ki pa tise ki enpreye ak PP a seche pou fikse modifikatè a ak ajan reduktè a pou fòme yon kouch sele. Twal polipropilèn ki pa tise a plonje nan yon solisyon amonyak ajan pou depoze nanopartikil ajan yo an plas. Konsantrasyon modifikatè a, rapò molè glikoz ak amonyak ajan, konsantrasyon amonyak ajan ak tanperati reyaksyon an afekte presipitasyon nanopartikil Ag yo. Se faktè enpòtan. Figi 2a montre depandans ang kontak dlo twal Ag/PVA/PP a sou konsantrasyon modifikatè a. Lè konsantrasyon modifikatè a ogmante soti nan 0.5% pwa pou rive nan 1.0% pwa, ang kontak twal Ag/PVA/PP a diminye anpil; lè konsantrasyon modifikatè a ogmante soti nan 1.0% pwa pou rive nan 2.0% pwa, li pratikman pa chanje. Figi 2b montre imaj SEM fib PP pi ak twal Ag/PVA/PP prepare ak yon konsantrasyon amonyak ajan 50 mM ak diferan rapò molè glikoz ak amonyak ajan (1:1, 3:1, 5:1, ak 9:1). . imaj. ). Fib PP ki sòti a relativman lis. Apre enkapsulasyon ak fim PVA, kèk fib kole ansanm; Akòz depo nanopartikil ajan yo, fib yo vin relativman ki graj. Ofiramezi rapò molè ajan reduktè a ak glikoz la ogmante, kouch nanopartikil Ag ki depoze a ap epesi piti piti, epi ofiramezi rapò molè a ogmante a 5:1 ak 9:1, nanopartikil Ag yo gen tandans fòme agregasyon. Imaj makroskopik ak mikwoskopik fib PP yo vin pi inifòm, sitou lè rapò molè ajan reduktè a ak glikoz la se 5:1. Foto dijital echantiyon korespondan yo jwenn ak 50 mM amonyak ajan yo montre nan Figi S1.
Chanjman nan ang kontak dlo nan twal Ag/PVA/PP nan diferan konsantrasyon PVA (a), imaj SEM nan twal Ag/PVA/PP yo jwenn nan yon konsantrasyon amonyak ajan 50 mM ak divès rapò molè glikoz ak amonyak ajan [(b))); (1) fib PP, (2) fib PVA/PP, (3) rapò molè 1:1, (4) rapò molè 3:1, (5) rapò molè 5:1, (6) rapò molè 9:1], modèl difraksyon reyon X (c) ak imaj SEM (d) nan twal Ag/PVA/PP yo jwenn nan konsantrasyon amonyak ajan: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM ak (6) Ag/PP-30 mM. Tanperati reyaksyon an se 60°C.
Nan Fig. 2c montre modèl difraksyon reyon X twal Ag/PVA/PP ki te sòti a. Anplis pik difraksyon fib PP 37 la, kat pik difraksyon nan 2θ = ~ 37.8°, 44.2°, 64.1° ak 77.3° koresponn ak (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), plan kristal (3 1 1) nan nanopartikil ajan ki santre sou fas kib yo. Ofiramezi konsantrasyon amonyak ajan an ogmante soti nan 5 a 90 mM, modèl XRD Ag yo vin pi file, sa ki konsistan avèk yon ogmantasyon kristalinite ki vin apre a. Selon fòmil Scherrer a, gwosè grenn nanopartikil Ag yo ki te prepare avèk 10 mM, 30 mM ak 50 mM amonyak ajan yo te kalkile pou yo te 21.3 nm, 23.3 nm ak 26.5 nm, respektivman. Sa a se paske konsantrasyon amonyak ajan an se fòs motè ki dèyè reyaksyon rediksyon an pou fòme ajan metalik. Avèk ogmantasyon konsantrasyon amonyak ajan an, vitès nikleyasyon ak kwasans nanopartikil Ag yo ogmante. Figi 2d montre imaj SEM twal Ag/PVA/PP yo jwenn nan diferan konsantrasyon amonyak Ag. Nan yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM, kouch nanopartikil Ag yo ki depoze a relativman omojèn. Sepandan, lè konsantrasyon amonyak ajan an twò wo, inifòmite kouch depo nanopartikil Ag yo gen tandans diminye, sa ki ka akòz yon gwo aglomerasyon nan kouch depo nanopartikil Ag yo. Anplis de sa, nanopartikil ajan yo sou sifas la gen de fòm: esferik ak kal. Gwosè patikil esferik la se apeprè 20-80 nm, epi gwosè lateral lamelè a se apeprè 100-300 nm (Figi S2). Kouch depo nanopartikil Ag yo sou sifas twal PP ki pa modifye a inegal. Anplis de sa, ogmante tanperati a ankouraje rediksyon nanopartikil Ag yo (Fig. S3), men yon tanperati reyaksyon twò wo pa ankouraje presipitasyon selektif nanopartikil Ag yo.
Figi 3a a montre yon fason eskematik relasyon ki genyen ant konsantrasyon amonyak ajan an, kantite ajan ki depoze a, ak aktivite antibakteri twal Ag/PVA/PP ki prepare a. Figi 3b montre modèl antibakteri echantiyon yo nan diferan konsantrasyon amonyak ajan, sa ki ka reflete dirèkteman estati antibakteri echantiyon yo. Lè konsantrasyon amonyak ajan an ogmante soti nan 5 mM pou rive nan 90 mM, kantite presipitasyon ajan an ogmante soti nan 13.67 g/kg pou rive nan 481.81 g/kg. Anplis de sa, pandan kantite depo ajan an ogmante, aktivite antibakteri kont E. coli a ogmante okòmansman epi li rete nan yon nivo ki wo. Espesyalman, lè konsantrasyon amonyak ajan an se 30 mM, kantite depo ajan nan twal Ag/PVA/PP ki rezilta a se 67.62 g/kg, epi to antibakteri a se 99.99%. epi chwazi echantiyon sa a kòm yon reprezantan pou karakterizasyon estriktirèl ki vin apre.
(a) Relasyon ki genyen ant nivo aktivite antibakteri a ak kantite kouch Ag ki aplike a ansanm ak konsantrasyon amonyak ajan an; (b) Foto plak kilti bakteri yo pran ak yon kamera dijital ki montre echantiyon vid ak echantiyon yo prepare lè l sèvi avèk amonyak ajan 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM ak 90 mM. Aktivite antibakteri twal Ag/PVA/PP kont Escherichia coli
Figi 4a montre spèk FTIR/ATR PP, PVA/PP, Ag/PP ak Ag/PVA/PP. Bann absòpsyon fib PP pi a nan 2950 cm-1 ak 2916 cm-1 yo akòz vibrasyon etannman asimetrik gwoup –CH3 ak –CH2- yo, epi nan 2867 cm-1 ak 2837 cm-1 yo akòz vibrasyon etannman simetrik gwoup –CH3 ak –CH2 yo –, –CH3 ak –CH2–. Bann absòpsyon nan 1375 cm–1 ak 1456 cm–1 yo atribiye a vibrasyon deplasman asimetrik ak simetrik –CH338.39. Spèk FTIR fib Ag/PP a sanble ak sa fib PP a. Anplis bann absòpsyon PP a, nouvo pik absòpsyon nan 3360 cm-1 twal PVA/PP ak Ag/PVA/PP yo atribiye a etannman lyezon idwojèn gwoup –OH la. Sa montre ke PVA aplike avèk siksè sou sifas fib polipropilèn lan. Anplis de sa, pik absòpsyon idroksil twal Ag/PVA/PP a yon ti jan pi fèb pase sa ki nan twal PVA/PP a, sa ki ka akòz kowòdinasyon kèk gwoup idroksil ak ajan an.
Espèk FT-IR (a), koub TGA (b) ak espèk mezi XPS (c) nan PP pi, twal PVA/PP ak twal Ag/PVA/PP, ak espèk C 1s nan PP pi (d), twal PVA/PP (e) ak pik Ag 3d (f) nan twal Ag/PVA/PP.
Nan Fig. 4c montre spèk XPS twal PP, PVA/PP, ak Ag/PVA/PP yo. Siyal O 1s fèb nan fib polipropilèn pi a ka atribiye a eleman oksijèn ki adsorbe sou sifas la; pik C 1s la nan 284.6 eV atribiye a CH ak CC (gade Fig. 4d). Konpare ak fib PP pi a, twal PVA/PP (Fig. 4e) montre pèfòmans segondè nan 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) ak 288.5 eV (H–C=O)38. Anplis de sa, nou ka apwoksime spectre O 1s twal PVA/PP a pa de pik nan 532.3 eV ak 533.2 eV41 (Fig. S4), pik C 1s sa yo koresponn ak C–OH ak H–C=O (gwoup idroksil PVA ak gwoup aldeid glikoz), ki konsistan avèk done FTIR yo. Twal ki pa tise Ag/PVA/PP a konsève spectre O 1s C-OH (532.3 eV) ak HC=O (533.2 eV) (Figi S5), ki gen ladan 65.81% (pousantaj atomik) C, 22.89% O ak 11.31% Ag (Fig. S4). An patikilye, pik Ag 3d5/2 ak Ag 3d3/2 yo nan 368.2 eV ak 374.2 eV (Fig. 4f) pwouve plis ke Ag NP yo dope sou sifas twal ki pa tise PVA/PP42 la.
Koub TGA yo (Fig. 4b) nan PP pi, twal Ag/PP, ak twal Ag/PVA/PP montre ke yo sibi pwosesis dekonpozisyon tèmik sanblab, epi depo Ag NP yo mennen nan yon ti ogmantasyon nan tanperati degradasyon tèmik fib PP yo. fib PVA/PP yo (soti nan 480 °C (fib PP) a 495 °C), petèt akòz fòmasyon yon baryè Ag43. An menm tan, kantite rezidyèl echantiyon pi PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 ak Ag/PP-W50 apre chofaj a 800 °C te 1.32%, 16.26% ak 13.86% respektivman 9.88% ak 2.12% (sifiks W50 la isit la refere a 50 sik lave). Rès PP pi a atribiye a enpurte, epi rès echantiyon ki rete yo a se nanopartikil ajan. Diferans nan kantite echantiyon ki rete ak ajan yo ta dwe akòz diferan kantite nanopartikil ajan ki chaje sou yo. Anplis de sa, apre yo fin lave twal Ag/PP a 50 fwa, kontni ajan ki rete a te redwi pa 94.65%, epi kontni ajan ki rete nan twal Ag/PVA/PP a te redwi pa anviwon 31.74%. Sa montre ke kouch ankapsulasyon PVA a ka amelyore adezyon AgNP yo ak matris PP a efektivman.
Pou evalye konfò nan mete, yo te mezire pèmeyabilite lè a ak to transmisyon vapè dlo nan twal polipropilèn ki te prepare a. Anjeneral, rèspirabilite gen rapò ak konfò tèmik itilizatè a, sitou nan anviwònman cho ak imid44. Jan yo montre nan Figi 5a, pèmeyabilite lè PP pi a se 2050 mm/s, epi apre modifikasyon PVA a li diminye a 856 mm/s. Sa a se paske fim PVA ki fòme sou sifas fib PP a ak pati ki trikote a ede diminye espas ki genyen ant fib yo. Apre aplikasyon Ag NPs, pèmeyabilite lè twal PP a ogmante akòz konsomasyon kouch PVA a lè w ap aplike Ag NPs. Anplis de sa, rèspirabilite twal Ag/PVA/PP yo gen tandans diminye pandan konsantrasyon amonyak ajan an ogmante soti nan 10 a 50 mmol. Sa a ka akòz lefèt ke epesè depo ajan an ogmante ak ogmantasyon konsantrasyon amonyak ajan an, ki ede diminye kantite porositë ak pwobabilite pou vapè dlo pase nan yo.
(a) Pèmeyabilite lè twal Ag/PVA/PP prepare ak diferan konsantrasyon amonyak ajan; (b) Transmisyon vapè dlo twal Ag/PVA/PP prepare ak diferan konsantrasyon amonyak ajan; (c) Divès modifikatè Koub tansyon twal Ag/PVA/PP jwenn nan diferan konsantrasyon; (d) Koub tansyon twal Ag/PVA/PP jwenn nan diferan konsantrasyon amonyak ajan (Twal Ag/PVA/PP jwenn nan 30 mM konsantrasyon amonyak ajan yo montre tou) (Konpare koub tansyon twal PP yo apre 40 sik lave).
Vitès transmisyon vapè dlo a se yon lòt endikatè enpòtan sou konfò tèmik yon twal45. Li sanble ke pèmeyabilite imidite twal yo sitou enfliyanse pa rèspirabilite ak pwopriyete sifas yo. Sa vle di, pèmeyabilite lè a depann sitou de kantite porositë; pwopriyete sifas yo afekte pèmeyabilite imidite gwoup idrofil yo atravè adsorption-difizyon-desorption molekil dlo yo. Jan yo montre nan Figi 5b, pèmeyabilite imidite fib PP pi a se 4810 g/(m2·24h). Apre sele ak kouch PVA a, kantite twou nan fib PP a diminye, men pèmeyabilite imidite twal PVA/PP a ogmante a 5070 g/(m2·24 h), piske pèmeyabilite imidite li sitou detèmine pa pwopriyete sifas yo, pa porositë yo. Apre depo AgNP yo, pèmeyabilite imidite twal Ag/PVA/PP a te ogmante plis toujou. An patikilye, pèmeyabilite imidite maksimòm twal Ag/PVA/PP ki jwenn nan yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM se 10300 g/(m2·24h). An menm tan, diferan pèmeyabilite imidite nan twal Ag/PVA/PP yo jwenn nan diferan konsantrasyon amonyak ajan ka asosye avèk diferans nan epesè kouch depo ajan an ak kantite porositë li yo.
Pwopriyete mekanik twal yo gen yon gwo enfliyans sou dire lavi yo, sitou kòm materyèl resikle46. Figi 5c montre koub estrès tansyon twal Ag/PVA/PP la. Rezistans tansyon PP pi a se sèlman 2.23 MPa, alòske rezistans tansyon twal PVA/PP 1% an pwa ogmante anpil a 4.56 MPa, sa ki endike ke enkapsulasyon twal PVA PP a ede amelyore pwopriyete mekanik li yo anpil. Rezistans tansyon ak elongasyon lè twal PVA/PP a kraze ogmante lè konsantrasyon modifikatè PVA a ogmante paske fim PVA a ka kraze estrès la epi ranfòse fib PP a. Sepandan, lè konsantrasyon modifikatè a ogmante a 1.5% an pwa, PVA kolan an fè twal polipropilèn nan vin rèd, sa ki afekte anpil konfò nan mete.
Konpare ak twal PP ak PVA/PP pi, rezistans a tansyon ak elongasyon lè twal Ag/PVA/PP yo amelyore plis paske nanopartikil Ag yo ki distribye inifòmman sou sifas fib PP yo ka distribye chaj la47,48. Nou ka wè ke rezistans a tansyon fib Ag/PP a pi wo pase PP pi a, li rive nan 3.36 MPa (Fig. 5d), ki konfime efè fò ak ranfòsman nanopartikil Ag yo. An patikilye, twal Ag/PVA/PP ki pwodui nan yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM (olye de 50 mM) montre maksimòm rezistans a tansyon ak elongasyon lè twal kase, ki toujou akòz depo inifòm nanopartikil Ag yo ansanm ak depo inifòm nan. Agregasyon nanopartikil ajan anba kondisyon gwo konsantrasyon amonyak ajan. Anplis de sa, apre 40 sik lave, rezistans a tansyon ak elongasyon lè twal Ag/PVA/PP ki te prepare a yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM te diminye respektivman pa 32.7% ak 26.8% (Fig. 5d), sa ki ka asosye avèk yon ti pèt nanopartikil ajan ki te depoze apre sa.
Figi 6a ak b yo montre foto kamera dijital twal Ag/PVA/PP ak twal Ag/PP apre yo fin lave pandan 0, 10, 20, 30, 40, ak 50 sik nan yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM. Twal Ag/PVA/PP gri fonse ak twal Ag/PP vin gri klè piti piti apre yo fin lave; epi chanjman koulè premye a pandan lave a pa sanble osi grav tankou dezyèm lan. Anplis de sa, konpare ak twal Ag/PP, kontni ajan twal Ag/PVA/PP a diminye relativman dousman apre yo fin lave; apre yo fin lave 20 fwa oswa plis, premye a te kenbe yon kontni ajan ki pi wo pase dezyèm lan (Fig. 6c). Sa endike ke ankapsulasyon fib PP ak kouch PVA ka amelyore anpil adezyon Ag NP yo ak fib PP yo. Figi 6d montre imaj SEM twal Ag/PVA/PP ak twal Ag/PP apre yo fin lave pandan 10, 40, ak 50 sik. Twal Ag/PVA/PP yo pèdi mwens nanopartikil Ag pandan lave pase twal Ag/PP yo, ankò paske kouch ankapsulasyon PVA a ede amelyore adezyon nanopartikil Ag yo ak fib PP yo.
(a) Foto twal Ag/PP pran ak yon kamera dijital (pran ak yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM) apre yo fin lave pandan 0, 10, 20, 30, 40 ak 50 sik (1-6); (b) Foto twal Ag/PVA/PP pran ak yon kamera dijital (pran ak yon konsantrasyon amonyak ajan 30 mM) apre yo fin lave pandan 0, 10, 20, 30, 40 ak 50 sik (1-6); (c) Chanjman nan kontni ajan de twal yo atravè sik lave yo; (d) Imaj SEM twal Ag/PVA/PP (1-3) ak twal Ag/PP (4-6) apre 10, 40 ak 50 sik lave.
Figi 7 la montre aktivite antibakteri ak foto kamera dijital twal Ag/PVA/PP kont E. coli apre 10, 20, 30 ak 40 sik lave. Apre 10 ak 20 lave, pèfòmans antibakteri twal Ag/PVA/PP yo te rete nan 99.99% ak 99.93%, sa ki demontre yon ekselan aktivite antibakteri. Nivo antibakteri twal Ag/PVA/PP a te diminye yon ti kras apre 30 ak 40 lave, sa ki te akòz pèt AgNP yo apre yon lave ki dire lontan. Sepandan, to antibakteri twal Ag/PP a apre 40 lave se sèlman 80.16%. Li evidan ke efè antibakteri twal Ag/PP a apre 40 sik lave pi ba anpil pase sa twal Ag/PVA/PP a.
(a) Nivo aktivite antibakteri kont E. coli. (b) Pou konparezon, foto twal Ag/PVA/PP a ki te pran ak yon kamera dijital apre yo fin lave twal Ag/PP a nan yon konsantrasyon 30 mM amonyak ajan pandan 10, 20, 30, 40 ak 40 sik yo montre tou.
Nan Fig. 8 la, li montre yon fason eskematik fabrikasyon yon twal Ag/PVA/PP an gwo echèl lè l sèvi avèk yon pwosesis woulo-a-woulo an de etap. Sa vle di, solisyon PVA/glikoz la te tranpe nan ankadreman woulo a pandan yon sèten peryòd tan, answit yo te retire li, epi answit yo te enpreye l ak yon solisyon amonyak ajan menm jan an pou jwenn twal Ag/PVA/PP. (Fig. 8a). Twal Ag/PVA/PP ki te sòti a toujou kenbe yon ekselan aktivite anti-bakteri menm si yo te kite l pandan 1 an. Pou preparasyon twal Ag/PVA/PP an gwo echèl, twal ki pa tise PP ki te sòti yo te enpreye nan yon pwosesis woulo kontinyèl epi answit yo te pase yo nan yon solisyon PVA/glikoz ak yon solisyon amonyak ajan youn apre lòt epi yo te trete yo. De metòd. Videyo ki atache yo. Tan enpregnasyon an kontwole lè w ajiste vitès roulo a, epi kantite solisyon ki te adsorbe a kontwole lè w ajiste distans ki genyen ant roulo yo (Fig. 8b), kidonk yo te jwenn twal ki pa tise Ag/PVA/PP sib la ki gen yon gwo gwosè (50 cm × 80 cm). ) ak roulo koleksyon an. Pwosesis la an antye senp epi efikas, sa ki fezab pou pwodiksyon sou gwo echèl.
Dyagram eskematik pwodiksyon pwodwi sib gwo gwosè (a) ak dyagram eskematik pwosesis woulo pou pwodiksyon materyèl Ag/PVA/PP ki pa tise (b).
Yo pwodui twal ki pa tise PVA/PP ki gen ajan lè l sèvi avèk yon teknoloji depo faz likid in-situ senp konbine avèk wout woulo-a-woulo a. Konpare ak twal PP ak twal PVA/PP, pwopriyete mekanik twal ki pa tise Ag/PVA/PP ki prepare a amelyore anpil paske kouch sele PVA a ka amelyore anpil adezyon nanopartikil Ag yo ak fib PP yo. Anplis de sa, yo ka byen kontwole kantite PVA ki chaje a ak kontni nanopartikil ajan nan twal ki pa tise Ag/PVA/PP a lè yo ajiste konsantrasyon solisyon PVA/glikoz ak solisyon amonyak ajan an. An patikilye, twal ki pa tise Ag/PVA/PP ki prepare lè l sèvi avèk solisyon amonyak ajan 30 mM te montre pi bon pwopriyete mekanik yo epi li te kenbe yon ekselan aktivite anti-bakteri kont E. coli menm apre 40 sik lave, ki montre yon bon potansyèl anti-salissure. Materyèl PP ki pa tise. Konpare ak lòt done literati, twal nou jwenn lè l sèvi avèk metòd ki pi senp yo te montre pi bon rezistans nan lave. Anplis de sa, twal ki pa tise Ag/PVA/PP ki te rezilta a gen yon pèmeyabilite ideyal pou imidite ak yon konfò nan mete, sa ki ka fasilite aplikasyon li nan aplikasyon endistriyèl yo.
Mete tout done yo jwenn oswa analize pandan etid sa a (ak dosye enfòmasyon ki sipòte yo).
Russell, SM et al. Byosansè pou konbat tanpèt sitokin COVID-19 la: defi kap vini yo. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V ak Harkey A. COVID-19 ak repons plizyè ògàn. aktyèl. kesyon. kè. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Estimasyon kantite ka kowonaviris an 2019 nan Lachin yo ajiste pa etap ak rejyon andemik yo. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Materyèl konpoze twal polipropilèn ki pa tise, fleksib, superidrofob ak trè kondiktif pou pwoteksyon kont entèferans elektwomayetik. Enjenyè chimik. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Devlopman fim nanokonpozit poliakrilonitril/ajan miltifonksyonèl: aktivite anti-bakteri, aktivite katalitik, konduktivite, pwoteksyon UV ak detèktè SERS aktif. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U ak Parajuli N. Rechèch aktyèl sou nanopartikil ajan: sentèz, karakterizasyon ak aplikasyon. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Yon pwosesis senp pou prepare lank kondiktif ki baze sou ajan epi aplike li sou sifas ki selektif an frekans. Nanotechnology 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Polymè ipèrbranche pèmèt itilizasyon nanopartikil ajan kòm estabilizè pou enprime jè lank sikui fleksib. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P ak Kawasaki HJML Rezo venn fèy kondiktif ki pwodui pa oto-asanblaj nanopartikil ajan pou aplikasyon potansyèl nan detèktè fleksib. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Nanosfè ak ranje silica dekore avèk nanopartikil ajan kòm substrats potansyèl pou dispèsyon Raman amelyore sou sifas la. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Capteur dispèsyon Raman (SERS) amelyore sou sifas fleksib sou gwo echèl ak estabilite ak inifòmite siyal ki wo. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Yon eterostrikti yerarchik nan nanorod fulerèn dekore avèk nanopartikil ajan (Ag-FNR) sèvi kòm yon substrat SERS efikas endepandan de yon sèl patikil. fizik. Chimik. Chimik. fizik. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE ak Ahmed, HB Etid konparatif sou nanostrikti omometalik ak eterometalik ki baze sou agar pandan degradasyon katalize pa lank. entènasyonalite. J. Biol. Gwo molekil. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS ak Ahmed, HB Nanokataliz depandan sou metal pou rediksyon polisyon aromatik. Mèkredi. syans lan. polye. resous. entènasyonalite. 27, 6459–6475 (2020).
Nanostrikti Ahmed HB ak Emam HE ki gen twa nwayo-kokiy (Ag-Au-Pd) grandi nan grenn nan tanperati chanm pou potansyèl pirifikasyon dlo. tès polymère. 89, 106720 (2020).
Dat piblikasyon: 26 novanm 2023