Matur nuwun kanggo ngunjungi Nature.com. Versi browser sing sampeyan gunakake nduweni dhukungan CSS sing winates. Kanggo asil sing paling apik, disaranake nggunakake versi browser sing luwih anyar (utawa mateni mode kompatibilitas ing Internet Explorer). Ing sawetoro wektu, kanggo njamin dhukungan sing terus-terusan, kita nampilake situs kasebut tanpa gaya utawa JavaScript.
Saiki, kain fungsional kanthi sifat antibakteri luwih populer. Nanging, produksi kain fungsional sing larang regane kanthi kinerja sing awet lan konsisten tetep dadi tantangan. Polivinil alkohol (PVA) digunakake kanggo ngowahi kain nonwoven polipropilena (PP), lan nanopartikel perak (AgNPs) disimpen ing situ kanggo ngasilake PP sing diisi AgNP sing diowahi PVA (disebut AgNPs). /PVA/PP) kain. Encapsulation saka serat PP nggunakake lapisan PVA mbantu Ngartekno nambah adhesion saka dimuat Ag NPs kanggo serat PP, lan Ag / PVA / PP nonwovens nuduhake Ngartekno apik apik mechanical lan resistance kanggo Escherichia coli (disebut minangka E. coli). Umume, kain nonwoven Ag / PVA / PP diprodhuksi ing konsentrasi amonia perak 30mM nduweni sifat mekanik sing luwih apik, lan tingkat perlindungan antibakteri marang E. coli tekan 99,99%. Kain isih nahan aktivitas antibakteri sing apik sawise 40 ngumbah lan duweni potensi kanggo nggunakake bola-bali. Kajaba iku, kain non-anyaman Ag / PVA / PP duwe prospek aplikasi sing akeh ing industri amarga permeabilitas udara sing apik lan permeabilitas kelembapan. Kajaba iku, kita uga ngembangake teknologi roll-to-roll lan nindakake eksplorasi awal kanggo nguji kelayakan metode iki.
Kanthi globalisasi ekonomi saya jero, obahe populasi kanthi skala gedhe nambah kemungkinan panularan virus, sing uga nerangake sebabe coronavirus novel duwe kemampuan sing kuat kanggo nyebar ing saindenging jagad lan angel dicegah1,2,3. Ing pangertèn iki, ana kabutuhan urgent kanggo ngembangaken bahan antibakteri anyar, kayata polypropylene (PP) nonwovens, minangka bahan protèktif medical. Kain non-anyaman polipropilena nduweni kaluwihan kapadhetan sing kurang, inertness kimia lan biaya sing murah4, nanging ora nduweni kemampuan antibakteri, umur layanan sing cendhak lan efisiensi perlindungan sing kurang. Mulane, penting banget kanggo menehi sifat antibakteri kanggo bahan nonwoven PP.
Minangka agen antibakteri kuno, salaka wis ngliwati limang tahap pangembangan: larutan perak koloid, sulfadiazine perak, uyah perak, salaka protein lan nanosilver. Nanopartikel perak saya akeh digunakake ing lapangan kayata medicine5,6, konduktivitas7,8,9, lumahing-meningkat Raman scattering10,11,12, degradasi katalitik saka dyes13,14,15,16 etc. Ing tartamtu, nanopartikel perak (AgNPs) duwe kaluwihan saka agen antimikroba tradhisional sing dibutuhake, kayata ammonium sing dibutuhake kanggo antimikroba tradhisional, kayata ammonium triclosan. resistance bakteri, stabilitas, biaya murah lan acceptability lingkungan17,18,19. Kajaba iku, nanopartikel perak kanthi area lumahing spesifik sing gedhe lan aktivitas antibakteri sing dhuwur bisa dipasang ing kain wol20, kain katun21,22, kain poliester lan kain liyane kanggo entuk pelepasan partikel perak antibakteri sing dikontrol lan terus-terusan23,24. Iki tegese kanthi encapsulating AgNPs, bisa nggawe kain PP kanthi aktivitas antibakteri. Nanging, PP nonwovens ora duwe gugus fungsional lan duwe polaritas sing kurang, sing ora kondusif kanggo enkapsulasi AgNPs. Kanggo ngatasi kekurangan kasebut, sawetara peneliti nyoba nyelehake nanopartikel Ag ing permukaan kain PP kanthi nggunakake macem-macem cara modifikasi kalebu penyemprotan plasma26,27, grafting radiasi28,29,30,31 lan lapisan permukaan32. Contone, Goli et al. [33] ngenalake lapisan protein ing lumahing kain PP nonwoven, asam amino ing pinggiran lapisan protein bisa dadi titik jangkar kanggo ikatan AgNPs, saéngga entuk sifat antibakteri sing apik. kegiatan. Li lan rekan kerja 34 nemokake yen N-isopropylacrylamide lan N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride co-grafted dening ultraviolet (UV) etching mameraken aktivitas antimikroba kuwat, sanajan proses etsa UV iku Komplek lan bisa degradasi sifat mechanical. serat. . Oliani et al nyiapake film gel Ag NPs-PP kanthi aktivitas antibakteri banget kanthi pretreating PP murni kanthi iradiasi gamma; Nanging, cara kasebut uga rumit. Mangkono, tetep dadi tantangan kanggo ngasilake nonwoven polypropylene sing bisa didaur ulang kanthi efisien lan gampang kanthi aktivitas antimikroba sing dikarepake.
Ing panliten iki, polivinil alkohol, bahan membran sing ramah lingkungan lan murah kanthi kemampuan mbentuk film sing apik, hidrofilik sing dhuwur, lan stabilitas fisik lan kimia sing apik, digunakake kanggo ngowahi kain polipropilena. Glukosa digunakake minangka agen pangurang36. Tambah ing energi lumahing saka PP dipunéwahi dipun promosiaken deposition selektif saka AgNPs. Dibandhingake karo kain PP murni, kain Ag / PVA / PP sing disiapake nuduhake daur ulang sing apik, aktivitas antibakteri banget marang E. coli, sifat mekanik sing apik sanajan sawise 40 siklus ngumbah, lan breathability sing signifikan, jinis lan permeabilitas kelembapan.
Kain nonwoven PP kanthi gravitasi spesifik 25 g/m2 lan kekandelan 0,18 mm diwenehake dening Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, China) lan dipotong dadi lembaran ukuran 5 × 5 cm2. Perak nitrat (99,8%; AR) dituku saka Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, China). Glukosa dituku saka Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, China). Polivinil alkohol (reagen kelas industri) dituku saka Pabrik Kimia Tianjin Sitong (Tianjin, China). Banyu deionisasi digunakake minangka pelarut utawa mbilas lan disiapake ing laboratorium kita. Nutrient agar lan duduh kaldu dituku saka Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, China). galur E. coli (ATCC 25922) dituku saka Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, China).
Jaringan PP sing diasilake dicuci nganggo ultrasonik ing etanol suwene 15 menit. PVA sing diasilake ditambahake ing banyu lan digawe panas ing 95 ° C suwene 2 jam kanggo entuk solusi banyu. Banjur glukosa dibubarake ing 10 ml larutan PVA kanthi fraksi massa 0,1%, 0,5%, 1,0% lan 1,5%. Kain nonwoven polipropilena sing diresiki dicelupake ing larutan PVA/glukosa lan dipanasake ing 60 ° C suwene 1 jam. Sawise dadi panas rampung, kain nonwoven PP-impregnated dibusak saka solusi PVA / glukosa lan garing ing 60 ° C kanggo 0,5 h kanggo mbentuk film PVA ing lumahing web, mangkono entuk komposit PVA / PP. tekstil.
Nitrat perak dibubarake ing 10 ml banyu kanthi aduk terus-terusan ing suhu kamar lan amonia ditambahake kanthi dropwise nganti solusi kasebut owah saka bening dadi coklat lan bening maneh kanggo entuk larutan amonia perak (5-90 mM). Selehake kain nonwoven PVA / PP ing larutan amonia perak lan panas ing 60 ° C suwene 1 jam kanggo mbentuk nanopartikel Ag in situ ing permukaan kain, banjur mbilas nganggo banyu kaping telu lan garing ing 60 ° C. C suwene 0,5 jam kanggo entuk kain komposit Ag / PVA / PP.
Sawise eksperimen awal, kita mbangun peralatan roll-to-roll ing laboratorium kanggo produksi kain komposit kanthi skala gedhe. Rol digawe saka PTFE kanggo ngindhari reaksi lan kontaminasi. Sajrone proses iki, wektu impregnasi lan jumlah solusi adsorbed bisa dikontrol kanthi nyetel kacepetan rol lan jarak antarane rol kanggo entuk kain komposit Ag / PVA / PP sing dikarepake.
Morfologi permukaan jaringan ditliti kanthi nggunakake mikroskop elektron scanning VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Japan) kanthi tegangan akselerasi 5 kV. Struktur kristal nanopartikel perak dianalisis kanthi difraksi sinar-X (XRD; Bruker, D8 Advanced, Jerman; radiasi Cu Kα, λ = 0.15418 nm; tegangan: 40 kV, saiki: 40 mA) ing kisaran 10-80 °. 2θ. Spektrometer inframerah transformasi Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) digunakake kanggo nganalisa karakteristik kimia kain polipropilena sing diowahi permukaan. Konten modifier PVA saka kain komposit Ag / PVA / PP diukur kanthi analisis thermogravimetric (TGA; Mettler Toledo, Swiss) ing aliran nitrogen. Spektrometri massa plasma induktif (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) digunakake kanggo nemtokake isi perak saka kain komposit Ag / PVA / PP.
Permeabilitas udara lan tingkat transmisi uap banyu saka kain komposit Ag / PVA / PP (spesifikasi: 78 × 50cm2) diukur dening agensi pengujian pihak katelu (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) sesuai karo GB / T. 5453-1997 lan GB / T 12704.2-2009. Kanggo saben sampel, sepuluh poin sing beda dipilih kanggo dites, lan data sing diwenehake dening agensi minangka rata-rata sepuluh poin.
Aktivitas antibakteri saka kain komposit Ag / PVA / PP diukur miturut standar Cina GB / T 20944.1-2007 lan GB / T 20944.3- nggunakake metode difusi piring agar (analisis kualitatif) lan metode shake flask (analisis kuantitatif). . mungguh ing 2008. Aktivitas antibakteri Ag / PVA / PP komposit kain marang Escherichia coli ditemtokake ing wektu ngumbah beda. Kanggo metode difusi piring agar, kain komposit Ag/PVA/PP tes ditusuk menyang disk (diameter: 8 mm) nggunakake pukulan lan dipasang ing piring agar Petri sing disuntik karo Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) banjur diinkubasi ing 37°C lan asor relatif 56% kurang luwih 24 jam. Zona inhibisi dianalisis vertikal saka tengah disk menyang circumference njero koloni lingkungan. Nggunakake metode shake flask, piring datar 2 × 2 cm2 disiapake saka kain komposit Ag / PVA / PP sing diuji lan diotoklaf ing lingkungan duduh kaldu ing 121 ° C lan 0,1 MPa suwene 30 menit. Sawise autoklaf, sampel dicelupake ing labu Erlenmeyer 5-mL sing ngemot 70 mL larutan kultur kaldu (konsentrasi suspensi 1 × 105-4 × 105 CFU/mL) banjur diinkubasi ing suhu osilasi 150 °C. rpm lan 25 ° C suwene 18 jam. Sawise goyangake, kumpulake jumlah suspensi bakteri lan diencerake sepuluh kali. Ngumpulake jumlah suspensi bakteri sing diencerake, disebarake ing medium agar lan kultur ing suhu 37 ° C lan kelembapan relatif 56% suwene 24 jam. Rumus kanggo ngitung efektifitas antibakteri yaiku: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), ing ngendi C lan A minangka jumlah koloni sawise 24 jam. Dibudidayakake ing klompok kontrol lan jaringan komposit Ag / PVA / PP.
Daya tahan kain komposit Ag/PVA/PP dievaluasi kanthi dicuci miturut ISO 105-C10:2006.1A. Sajrone ngumbah, kacemplungake kain komposit Ag/PVA/PP (30x40mm2) ing larutan banyu sing ngemot deterjen komersial (5.0g/L) banjur cuci ing 40±2 rpm lan 40±5 rpm / min. kacepetan dhuwur. °C 10, 20, 30, 40 lan 50 siklus. Sawise ngumbah, kain dikumbah kaping telu nganggo banyu lan dikeringake ing suhu 50-60 ° C suwene 30 menit. Owah-owahan ing isi perak sawise ngumbah diukur kanggo nemtokake tingkat aktivitas antibakteri.
Gambar 1 nuduhake diagram skematis saka fabrikasi kain komposit Ag / PVA / PP. Yaiku, bahan nonwoven PP dicelupake ing larutan campuran PVA lan glukosa. Bahan non-anyaman PP-impregnated wis pepe kanggo ndandani modifier lan ngurangi agen kanggo mbentuk lapisan sealing. Kain nonwoven polypropylene garing dicelupake ing larutan amonia perak kanggo nyetop nanopartikel perak ing situ. Konsentrasi modifier, rasio molar glukosa kanggo amonia perak, konsentrasi amonia perak lan suhu reaksi mengaruhi udan NPs Ag. iku faktor penting. Figure 2a nuduhake katergantungan saka amba kontak banyu saka Ag / PVA / PP kain ing konsentrasi modifier. Nalika konsentrasi modifier mundhak saka 0,5 wt.% kanggo 1.0 wt.%, amba kontak saka Ag / PVA / PP kain sudo Ngartekno; nalika konsentrasi modifier mundhak saka 1,0 wt.% kanggo 2.0 wt.%, iku praktis ora owah-owahan. Gambar 2 b nuduhake gambar SEM saka serat PP murni lan Ag / PVA / PP kain disiapake ing 50 mM konsentrasi amonia perak lan rasio molar beda saka glukosa kanggo amonia perak (1:1, 3:1, 5:1, lan 9:1). . gambar. ). Serat PP asil relatif Gamelan. Sawise enkapsulasi karo film PVA, sawetara serat ditempelake; Amarga deposisi nanopartikel perak, serat dadi relatif kasar. Minangka rasio molar saka agen reduktor kanggo glukosa mundhak, lapisan setor saka Ag NPs mboko sithik thickens, lan minangka rasio molar mundhak kanggo 5:1 lan 9:1, Ag NPs cenderung kanggo mbentuk agregat. Gambar makroskopik lan mikroskopik serat PP dadi luwih seragam, utamane nalika rasio molar agen pereduksi kanggo glukosa yaiku 5: 1. Foto digital saka conto sing cocog sing dipikolehi ing amonia perak 50 mM ditampilake ing Gambar S1.
Owah-owahan ing sudut kontak banyu saka kain Ag / PVA / PP ing konsentrasi PVA sing beda (a), gambar SEM saka kain Ag / PVA / PP sing dipikolehi ing konsentrasi amonia perak 50 mM lan macem-macem rasio molar glukosa lan amonia perak [(b))); (1) Serat PP, (2) Serat PVA/PP, (3) rasio molar 1:1, (4) rasio molar 3:1, (5) rasio molar 5:1, (6) rasio molar 9: 1], pola difraksi sinar-X (c) lan citra SEM (d) saka kain Ag/PVA/PP, sing dipikolehi ing konsentrasi amonia perak: (1M0) m2 (m3,M1) m2. 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM lan (6) Ag / PP-30 mM. Suhu reaksi yaiku 60 ° C.
Ing Fig. Figure 2c nuduhake pola difraksi sinar-X saka kain Ag / PVA / PP asil. Saliyane puncak difraksi serat PP 37, papat puncak difraksi ing 2θ = ~ 37,8 °, 44,2 °, 64,1 ° lan 77,3 ° cocog karo (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), bidang kristal (3 1-1) bidang kristal kubik (3 1-1). Nalika konsentrasi amonia perak mundhak saka 5 nganti 90 mM, pola XRD Ag dadi luwih cetha, konsisten karo paningkatan kristalinitas. Miturut rumus Scherrer, ukuran butir nanopartikel Ag sing disiapake kanthi amonia perak 10 mM, 30 mM lan 50 mM diwilang dadi 21,3 nm, 23,3 nm lan 26,5 nm. Iki amarga konsentrasi amonia perak minangka tenaga pendorong reaksi reduksi kanggo mbentuk perak metalik. Kanthi nambah konsentrasi amonia perak, tingkat nukleasi lan pertumbuhan Ag NPs mundhak. Gambar 2d nuduhake gambar SEM saka kain Ag / PVA / PP sing dipikolehi ing konsentrasi amonia Ag sing beda. Ing konsentrasi amonia perak 30 mM, lapisan setor saka Ag NPs relatif homogen. Nanging, nalika konsentrasi amonia perak dhuwur banget, keseragaman lapisan deposisi Ag NP cenderung mudhun, sing bisa uga amarga aglomerasi sing kuat ing lapisan deposisi Ag NP. Kajaba iku, nanopartikel perak ing permukaan duwe rong wujud: bunder lan scaly. Ukuran partikel bunder kira-kira 20-80 nm, lan ukuran lateral lamellar kira-kira 100-300 nm (Gambar S2). Lapisan deposisi Ag nanopartikel ing lumahing kain PP unmodified ora rata. Kajaba iku, nambah suhu ningkatake pangurangan Ag NPs (Gambar S3), nanging suhu reaksi sing dhuwur banget ora ningkatake presipitasi selektif Ag NPs.
Gambar 3a kanthi skematis nggambarake hubungan antara konsentrasi amonia perak, jumlah perak sing disimpen, lan aktivitas antibakteri saka kain Ag / PVA / PP sing disiapake. Gambar 3b nuduhake pola antibakteri saka conto ing konsentrasi amonia perak sing beda, sing bisa langsung nggambarake status antibakteri saka conto kasebut. Nalika konsentrasi amonia perak mundhak saka 5 mM dadi 90 mM, jumlah udan perak mundhak saka 13,67 g/kg dadi 481,81 g/kg. Kajaba iku, nalika jumlah deposisi perak mundhak, aktivitas antibakteri marang E. coli wiwitane mundhak lan banjur tetep ing tingkat sing dhuwur. Khusus, nalika konsentrasi amonia perak 30 mM, jumlah deposisi perak ing kain Ag / PVA / PP sing diasilake yaiku 67,62 g / kg, lan tingkat antibakteri yaiku 99,99%. lan pilih sampel iki minangka wakil kanggo karakterisasi struktural sakteruse.
(a) Hubungan antara tingkat aktivitas antibakteri lan jumlah lapisan Ag sing ditrapake lan konsentrasi amonia perak; (b) Foto piring kultur bakteri sing dijupuk nganggo kamera digital nuduhake sampel kosong lan conto sing disiapake nggunakake amonia perak 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM lan 90 mM. Aktivitas antibakteri saka kain Ag / PVA / PP marang Escherichia coli
Gambar 4a nuduhake spektrum FTIR/ATR saka PP, PVA/PP, Ag/PP lan Ag/PVA/PP. Pita panyerepan serat PP murni ing 2950 cm-1 lan 2916 cm-1 amarga getaran regangan asimetris gugus –CH3 lan –CH2-, lan ing 2867 cm-1 lan 2837 cm-1 amarga getaran regangan simetris gugus –CH3 lan –CH2 –. –CH3 lan –CH2–. Pita panyerepan ing 1375 cm–1 lan 1456 cm–1 digandhengake karo getaran shift asimetris lan simetris saka –CH338.39. Spektrum FTIR saka serat Ag / PP padha karo serat PP. Saliyane pita panyerepan PP, puncak panyerepan anyar ing 3360 cm-1 saka kain PVA/PP lan Ag/PVA/PP digandhengake karo peregangan ikatan hidrogen gugus –OH. Iki nuduhake yen PVA kasil ditrapake ing permukaan serat polipropilena. Kajaba iku, puncak panyerepan hidroksil saka kain Ag / PVA / PP rada luwih lemah tinimbang kain PVA / PP, sing bisa uga amarga koordinasi sawetara gugus hidroksil karo perak.
Spektrum FT-IR (a), kurva TGA (b) lan spektrum pangukuran XPS (c) saka PP murni, kain PVA/PP lan kain Ag/PVA/PP, lan spektrum C 1s saka PP murni (d), kain PVA/PP PP (e) lan puncak Ag 3d (f) saka kain Ag/PVA/PP.
Ing Fig. Figure 4c nuduhake spektrum XPS saka PP, PVA / PP, lan Ag / PVA / PP kain. Sinyal O 1s sing ringkih saka serat polipropilena murni bisa digandhengake karo unsur oksigen sing diserap ing permukaan; puncak C 1s ing 284,6 eV lantaran kanggo CH lan CC (ndeleng Figure 4d). Dibandhingake karo serat PP murni, kain PVA / PP (Gambar 4e) nuduhake kinerja dhuwur ing 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) lan 285,6 eV (C–O–H) lan 288,5 eV (38,5 eV). Kajaba iku, spektrum O 1 saka kain PVA / PP bisa dikira kanthi rong puncak ing 532,3 eV lan 533,2 eV41 (Gambar S4), puncak C 1s iki cocog karo C-OH lan H-C = O (gugus hidroksil PVA lan gugus glukosa aldehida), sing konsisten karo data FTIR. Kain nonwoven Ag / PVA / PP nahan spektrum O 1s saka C-OH (532.3 eV) lan HC = O (533.2 eV) (Gambar S5), dumadi saka 65.81% (atom persen) C, 22. 89. % O lan 11.31% Ag (Anjir. S4). Utamane, puncak Ag 3d5 / 2 lan Ag 3d3 / 2 ing 368,2 eV lan 374,2 eV (Gambar 4f) luwih mbuktekake yen Ag NPs didoping ing permukaan kain nonwoven PVA / PP42.
Kurva TGA (Fig. 4b) saka PP murni, kain Ag / PP, lan kain Ag / PVA / PP nuduhake yen padha ngalami proses dekomposisi termal sing padha, lan deposisi Ag NPs ndadékaké kanggo nambah sethitik ing suhu degradasi termal saka PP. serat serat PVA/PP (saka 480 °C (serat PP) nganti 495 °C), bisa uga amarga pambentukan penghalang Ag43. Ing wektu sing padha, jumlah sisa sampel murni PP, Ag / PP, Ag / PVA / PP, Ag / PVA / PP-W50 lan Ag / PP-W50 sawise dadi panas ing 800 ° C yaiku 1,32%, 16,26% lan 13. 86%. % mungguh 9,88% lan 2,12% (suffix W50 kene nuduhake 50 siklus wisuh). Sisane saka PP murni digandhengake karo impurities, lan sisa saka conto sing isih ana ing Ag NPs, lan prabédan ing jumlah residual sampel sing dimuat karo perak kudu amarga jumlah nanopartikel perak sing beda-beda. Kajaba iku, sawise ngumbah kain Ag / PP 50 kaping, isi salaka ampas wis suda dening 94,65%, lan isi salaka ampas saka Ag / PVA / PP kain suda dening bab 31,74%. Iki nuduhake yen lapisan encapsulating PVA kanthi efektif bisa ningkatake adhesi AgNPs menyang matriks PP.
Kanggo ngevaluasi kenyamanan nganggo, permeabilitas udara lan tingkat transmisi uap banyu saka kain polipropilena sing disiapake diukur. Umumé, breathability ana hubungane karo comfort termal pangguna, utamané ing lingkungan panas lan lembab44. Minangka ditampilake ing Figure 5a, permeabilitas udara saka PP murni yaiku 2050 mm / s, lan sawise modifikasi PVA mudhun dadi 856 mm / s. Iki amarga film PVA sing dibentuk ing permukaan serat PP lan bagian tenunan mbantu nyuda kesenjangan ing antarane serat. Sawise nglamar Ag NPs, permeabilitas udara saka kain PP mundhak amarga konsumsi lapisan PVA nalika nglamar Ag NPs. Kajaba iku, ambegan saka kain Ag / PVA / PP cenderung mudhun amarga konsentrasi amonia perak mundhak saka 10 nganti 50 mmol. Iki bisa uga amarga kasunyatan sing kekandelan saka simpenan salaka mundhak karo nambah konsentrasi amonia perak, kang mbantu ngurangi jumlah pori lan kamungkinan uap banyu liwat mau.
(a) Permeabilitas udara saka kain Ag / PVA / PP sing disiapake kanthi konsentrasi amonia perak sing beda; (b) Transmisi uap banyu saka kain Ag / PVA / PP sing disiapake kanthi konsentrasi amonia perak sing beda; (c) Various modifiers Kurva tarik saka Ag Fabric / PVA / PP dijupuk ing konsentrasi beda; (d) Kurva tarik kain Ag / PVA / PP sing diduweni ing konsentrasi amonia perak sing beda-beda (kain Ag / PVA / PP sing diduweni ing konsentrasi amonia perak 30 mM uga ditampilake) (Bandhingake kurva tarik kain PP sawise 40 siklus ngumbah).
Tingkat transmisi uap banyu minangka indikator penting liyane babagan kenyamanan termal saka kain45. Pranyata permeabilitas kelembapan kain utamane dipengaruhi dening breathability lan sifat permukaan. Yaiku, permeabilitas udara utamane gumantung saka jumlah pori; sifat permukaan mengaruhi permeabilitas kelembapan gugus hidrofilik liwat adsorpsi-difusi-desorpsi molekul banyu. Kaya sing dituduhake ing Gambar 5b, permeabilitas kelembapan serat PP murni yaiku 4810 g / (m2 · 24h). Sawise nutup karo lapisan PVA, jumlah bolongan ing serat PP suda, nanging permeabilitas kelembapan kain PVA / PP mundhak dadi 5070 g / (m2 · 24 h), amarga permeabilitas kelembapan utamane ditemtokake dening sifat permukaan. ora pori. Sawise deposisi AgNPs, permeabilitas kelembapan kain Ag / PVA / PP luwih tambah. Utamane, permeabilitas kelembapan maksimal saka kain Ag / PVA / PP sing dipikolehi ing konsentrasi amonia perak 30 mM yaiku 10300 g / (m2 · 24h). Ing wektu sing padha, permeabilitas kelembapan sing beda saka kain Ag / PVA / PP sing diduweni ing konsentrasi amonia perak sing beda-beda bisa digandhengake karo beda ing kekandelan lapisan deposisi perak lan jumlah pori-pori.
Sifat mekanis saka kain nduwe pengaruh banget marang umur layanane, utamane minangka bahan sing bisa didaur ulang46. Gambar 5c nuduhake kurva tegangan tarik saka kain Ag / PVA / PP. Kekuwatan tensile saka PP murni mung 2,23 MPa, nalika kekuatan tensile saka 1 wt% PVA / PP kain Ngartekno tambah kanggo 4,56 MPa, nuduhake yen enkapsulasi saka PVA PP kain mbantu Ngartekno nambah sawijining mechanical situs. properti. Kekuwatan tensile lan elongation ing break saka PVA / PP kain nambah karo nambah konsentrasi PVA modifier amarga film PVA bisa break kaku lan ngiyataken serat PP. Nanging, nalika konsentrasi modifier mundhak kanggo 1,5 wt.%, lengket PVA ndadekake kain polypropylene kaku, kang akeh mengaruhi comfort ngagem.
Dibandhingake karo PP murni lan PVA / PP kain, kekuatan tensile lan elongation ing break saka Ag / PVA / PP kain luwih apik amarga nanopartikel Ag seragam mbagekke ing lumahing serat PP bisa disebaraké load47,48. Bisa ditemokake yen kekuatan tarik serat Ag / PP luwih dhuwur tinimbang PP murni, tekan 3,36 MPa (Gambar 5d), sing ngonfirmasi efek kuat lan nguatake Ag NPs. Utamane, kain Ag / PVA / PP sing diprodhuksi ing konsentrasi amonia perak 30 mM (tinimbang 50 mM) nuduhake kekuatan tarik maksimum lan elongasi nalika istirahat, sing isih amarga deposisi seragam Ag NPs uga deposisi seragam. Agregasi NP perak ing kondisi konsentrasi amonia perak sing dhuwur. Kajaba iku, sawise 40 siklus ngumbah, kekuatan tensile lan elongation ing break saka kain Ag / PVA / PP disiapake ing 30 mM konsentrasi amonia perak suda dening 32,7% lan 26,8%, mungguh (Fig. 5d), kang bisa digandhengake karo mundhut cilik saka nanopartikel perak disimpen sawise iki.
Gambar 6a lan b nuduhake foto kamera digital saka kain Ag / PVA / PP lan kain Ag / PP sawise dicuci kanggo siklus 0, 10, 20, 30, 40, lan 50 ing konsentrasi amonia perak 30 mM. Kain Ag / PVA / PP abu-abu peteng lan kain Ag / PP mboko sithik dadi abu-abu entheng sawise dicuci; lan owah-owahan werna pisanan nalika ngumbah ora katon serius kaya sing kapindho. Kajaba iku, dibandhingake karo kain Ag / PP, isi perak saka kain Ag / PVA / PP suda relatif alon sawise ngumbah; sawise ngumbah 20 utawa luwih, mantan nahan isi perak sing luwih dhuwur tinimbang sing terakhir (Fig. 6c). Iki nuduhake yen encapsulating serat PP karo lapisan PVA bisa Ngartekno nambah adhesion saka Ag NPs kanggo serat PP. Gambar 6d nuduhake gambar SEM saka kain Ag / PVA / PP lan kain Ag / PP sawise dicuci kanggo 10, 40, lan 50 siklus. Kain Ag / PVA / PP ngalami kurang mundhut Ag NP nalika ngumbah tinimbang kain Ag / PP, maneh amarga lapisan enkapsulasi PVA mbantu nambah adhesi Ag NPs menyang serat PP.
(a) Foto saka kain Ag / PP sing dijupuk nganggo kamera digital (dijupuk ing konsentrasi amonia perak 30 mM) sawise dicuci kanggo 0, 10, 20, 30, 40 lan 50 siklus (1-6); (b) Ag/PVA/PP Foto kain sing dijupuk nganggo kamera digital (dijupuk ing konsentrasi amonia perak 30 mM) sawise dicuci kanggo 0, 10, 20, 30, 40 lan 50 siklus (1-6); (c) Owah-owahan isi salaka saka rong kain ing siklus cuci; (d) Gambar SEM saka kain Ag / PVA / PP (1-3) lan kain Ag / PP (4-6) sawise 10, 40 lan 50 siklus ngumbah.
Gambar 7 nuduhake aktivitas antibakteri lan foto kamera digital saka kain Ag / PVA / PP marang E. coli sawise 10, 20, 30 lan 40 siklus ngumbah. Sawise 10 lan 20 ngumbah, kinerja antibakteri saka kain Ag / PVA / PP tetep ing 99,99% lan 99,93%, nuduhake aktivitas antibakteri sing apik banget. Tingkat antibakteri saka kain Ag / PVA / PP rada mudhun sawise 30 lan 40 kaping ngumbah, sing amarga ilang AgNPs sawise ngumbah jangka panjang. Nanging, tingkat antibakteri saka Ag / PP kain sawise 40 wisuh mung 80,16%. Cetha yen efek antibakteri saka kain Ag / PP sawise 40 siklus ngumbah luwih sithik tinimbang kain Ag / PVA / PP.
(a) Tingkat aktivitas antibakteri marang E. coli. (b) Kanggo mbandhingake, foto saka kain Ag / PVA / PP sing dijupuk nganggo kamera digital sawise ngumbah kain Ag / PP ing konsentrasi amonia perak 30 mM kanggo 10, 20, 30, 40 lan 40 siklus uga ditampilake.
Ing Fig. Figure 8 schematically nuduhake pabrikan saka gedhe-ukuran Ag / PVA / kain PP nggunakake loro-tataran muter-kanggo-rol rute. Sing, solusi PVA / glukosa direndhem ing pigura gulung kanggo wektu tartamtu, banjur dijupuk metu, lan banjur impregnated karo solusi amonia perak ing cara sing padha kanggo njupuk Ag / PVA / PP kain. (Gambar 8a). Kain Ag / PVA / PP sing diasilake isih nduweni aktivitas antibakteri sing apik sanajan ditinggalake nganti 1 taun. Kanggo nyiapake kain Ag / PVA / PP kanthi skala gedhe, nonwoven PP sing diasilake diresapi ing proses gulung sing terus-terusan lan banjur ngliwati larutan PVA / glukosa lan larutan amonia perak kanthi urutan lan diproses. rong cara. Video sing ditempelake. Wektu impregnasi dikontrol kanthi nyetel kacepetan roller, lan jumlah solusi adsorbed dikontrol kanthi nyetel jarak antarane rol (Gambar 8b), saéngga entuk target Ag / PVA / PP kain nonwoven ukuran gedhe (50 cm × 80 cm). ) lan rol koleksi. Proses kabeh prasaja lan efisien, sing cocog kanggo produksi skala gedhe.
Diagram skematis produksi produk target ukuran gedhe (a) lan diagram skematis proses roll kanggo produksi bahan nonwoven Ag / PVA / PP (b).
Nonwovens PVA / PP sing ngemot perak diprodhuksi nggunakake teknologi deposisi fase cair in-situ sing digabungake karo rute roll-to-roll. Dibandhingake karo kain PP lan kain PVA / PP, sifat mekanik saka kain nonwoven Ag / PVA / PP sing disiapake luwih apik amarga lapisan sealing PVA bisa ningkatake adhesi Ag NPs menyang serat PP. Kajaba iku, jumlah muatan PVA lan isi NP perak ing kain nonwoven Ag / PVA / PP bisa dikontrol kanthi apik kanthi nyetel konsentrasi larutan PVA / glukosa lan larutan amonia perak. Utamane, kain nonwoven Ag / PVA / PP sing disiapake nggunakake larutan amonia perak 30 mM nuduhake sifat mekanik sing paling apik lan nahan aktivitas antibakteri sing apik banget marang E. coli sanajan sawise 40 siklus ngumbah, nuduhake potensial anti-fouling sing apik. Bahan PP non-woven. Dibandhingake karo data literatur liyane, kain sing dipikolehi kanthi nggunakake cara sing luwih gampang nuduhake resistensi sing luwih apik kanggo ngumbah. Kajaba iku, kain nonwoven Ag / PVA / PP sing diasilake nduweni permeabilitas kelembapan sing becik lan nyaman nganggo, sing bisa nggampangake aplikasi ing aplikasi industri.
Kalebu kabeh data sing dipikolehi utawa dianalisis sajrone panliten iki (lan file informasi sing ndhukung).
Russell, SM et al. Biosensor kanggo nglawan badai sitokin COVID-19: tantangan ing ngarep. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V lan Harkey A. COVID-19 lan tanggapan multi-organ. saiki. pitakonan. ati. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Perkiraan jumlah kasus koronavirus ing taun 2019 ing China diatur miturut tataran lan wilayah endemik. ngarep. obat. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Bahan komposit kain polipropilena nonwoven fleksibel, superhydrophobic lan konduktif banget kanggo proteksi gangguan elektromagnetik. Kimia. insinyur. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Pangembangan film nanokomposit poliakrilonitril/perak multifungsi: aktivitas antibakteri, aktivitas katalitik, konduktivitas, perlindungan UV lan sensor SERS aktif. J. Mat. sumber daya. teknologi. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U lan Parajuli N. Panaliten saiki babagan nanopartikel perak: sintesis, karakterisasi lan aplikasi. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Proses prasaja kanggo nyiapake tinta konduktif adhedhasar perak lan nglamar menyang lumahing frekuensi-selektif. Nanoteknologi 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Polimer hyperbranched mbisakake nggunakake nanopartikel perak minangka stabilisator kanggo printing inkjet sirkuit fleksibel. R. Shuker. Kimia. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P lan Kawasaki HJML Konduktif jaringan vena rwaning diprodhuksi dening poto-ngrakit nanopartikel perak kanggo aplikasi potensial ing sensor fleksibel. Mat. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Nanosfer silika sing dihiasi nanopartikel perak lan susunan minangka substrat potensial kanggo panyebaran Raman sing ditingkatake permukaan. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Lumahing fleksibel skala gedhe ditingkatake sensor scattering Raman (SERS) kanthi stabilitas lan keseragaman sinyal sing dhuwur. Aplikasi ACS Mat. Antarmuka 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. A heterostructure hirarkis saka fullerene nanorods decorated karo nanopartikel perak (Ag-FNRs) serves minangka efektif siji-partikel independen substrat SERS. fisika. Kimia. Kimia. fisika. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE lan Ahmed, HB Studi komparatif babagan struktur nano basis homometallic lan heterometallic sajrone degradasi catalyzed pewarna. internasionalitas. J. Biol. Molekul gedhe. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS lan Ahmed, HB Metal-dependent nanocatalysis kanggo abang polutan aromatik. Rebo. ngelmu. ngrusak. sumber daya. internasionalitas. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB lan Emam HE Triple core-shell (Ag-Au-Pd) nanostructures thukul saka wiji ing suhu kamar kanggo potensial pemurnian banyu. polimer. tes. 89, 106720 (2020).
Wektu kirim: Nov-26-2023