Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена CSS поддршка. За најдобри резултати, препорачуваме да користите понова верзија на вашиот прелистувач (или да го исклучите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ја прикажуваме страницата без стилизирање или JavaScript.
Денес, функционалните ткаенини со антибактериски својства се попопуларни. Сепак, исплатливото производство на функционални ткаенини со трајни и конзистентни перформанси останува предизвик. Поливинил алкохол (PVA) беше користен за модификација на неткаен материјал од полипропилен (PP), а потоа сребрени наночестички (AgNPs) беа депонирани in situ за да се произведе PVA-модифицирана ткаенина натоварена со AgNPs (наречена AgNPs). /PVA/PP) ткаенина. Енкапсулацијата на PP влакна со употреба на PVA облога помага значително да се подобри адхезијата на натоварените Ag NPs на PP влакната, а Ag/PVA/PP неткаените материјали покажуваат значително подобрени механички својства и отпорност на Escherichia coli (наречена E. coli). Општо земено, Ag/PVA/PP неткаениот материјал произведен со концентрација на сребрен амонијак од 30 mM има подобри механички својства, а стапката на антибактериска заштита од E. coli достигнува 99,99%. Ткаенината сè уште задржува одлична антибактериска активност по 40 перења и има потенцијал за повторна употреба. Покрај тоа, неткаениот материјал од Ag/PVA/PP има широки перспективи за примена во индустријата поради неговата добра пропустливост на воздух и влага. Покрај тоа, развивме и технологија од ролна до ролна и спроведовме прелиминарни истражувања за да ја тестираме изводливоста на овој метод.
Со продлабочувањето на економската глобализација, големите движења на населението значително ја зголемија можноста за пренесување на вирусот, што добро објаснува зошто новиот коронавирус има толку силна способност да се шири низ целиот свет и е тешко да се спречи1,2,3. Во оваа смисла, постои итна потреба од развој на нови антибактериски материјали, како што се неткаени материјали од полипропилен (PP), како медицински заштитни материјали. Полипропиленската неткаена ткаенина има предности на мала густина, хемиска инертност и ниска цена4, но нема антибактериска способност, краток век на траење и ниска ефикасност на заштита. Затоа, од големо значење е да се дадат антибактериски својства на неткаените материјали од PP.
Како древен антибактериски агенс, среброто поминало низ пет фази на развој: колоиден раствор на сребро, сребрен сулфадијазин, сребрена сол, протеинско сребро и наносребро. Сребрените наночестички сè повеќе се користат во области како што се медицината5,6, спроводливост7,8,9, површинско подобрено Раманово расејување10,11,12, каталитичка деградација на бои13,14,15,16 итн. Особено, сребрените наночестички (AgNPs) имаат предности во однос на традиционалните антимикробни агенси како што се металните соли, кватернерните амониумски соединенија и триклозан поради нивната потребна бактериска отпорност, стабилност, ниска цена и прифатливост на животната средина17,18,19. Покрај тоа, сребрените наночестички со голема специфична површина и висока антибактериска активност можат да се прикачат на волнени ткаенини20, памучни ткаенини21,22, полиестерски ткаенини и други ткаенини за да се постигне контролирано, континуирано ослободување на антибактериски сребрени честички23,24. Ова значи дека со капсулирање на AgNPs, можно е да се создадат PP ткаенини со антибактериска активност. Сепак, PP неткаените материјали немаат функционални групи и имаат низок поларитет, што не е погодно за енкапсулирање на AgNPs. За да се надмине овој недостаток, некои истражувачи се обиделе да нанесат Ag наночестички на површината на PP ткаенини користејќи различни методи на модификација, вклучувајќи прскање со плазма26,27, калемење со зрачење28,29,30,31 и површинско премачкување32. На пример, Голи и сор. [33] вовеле протеински премаз на површината на PP неткаен материјал, аминокиселините на периферијата на протеинскиот слој можат да послужат како точки на сидро за врзување на AgNPs, со што се постигнуваат добри антибактериски својства. Ли и соработниците34 откриле дека N-изопропилакриламидот и N-(3-аминопропил)метакриламид хидрохлорид ко-калемени со ултравиолетово (UV) јоргање покажале силна антимикробна активност, иако процесот на UV јоргање е сложен и може да ги деградира механичките својства. Олиани и сор. подготвиле Ag NPs-PP гел филмови со одлична антибактериска активност со претходно третирање на чист PP со гама зрачење; сепак, нивниот метод бил исто така сложен. Затоа, останува предизвик ефикасно и лесно производство на рециклирачки неткаени материјали од полипропилен со посакувана антимикробна активност.
Во оваа студија, поливинил алкохол, еколошки и ефтин мембрански материјал со добра способност за формирање филм, висока хидрофилност и одлична физичка и хемиска стабилност, се користи за модификација на полипропиленски ткаенини. Гликозата се користи како редукционо средство36. Зголемувањето на површинската енергија на модифицираниот PP го поттикнува селективното таложење на AgNPs. Во споредба со чистата PP ткаенина, подготвената Ag/PVA/PP ткаенина покажа добра рециклирање, одлична антибактериска активност против E. coli, добри механички својства дури и по 40 циклуси на перење и значителна пропустливост на воздух, пропустливост на секс и влага.
ПП неткаената ткаенина со специфична тежина од 25 g/m2 и дебелина од 0,18 mm беше обезбедена од Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Кина) и исечена на листови со димензии 5×5 cm2. Сребро нитрат (99,8%; AR) беше купен од Xilong Scientific Co., Ltd. (Шанту, Кина). Гликозата беше купена од Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Фуџоу, Кина). Поливинил алкохол (реагенс од индустриски квалитет) беше купен од Tianjin Sitong Chemical Factory (Тјанџин, Кина). Дејонизирана вода беше употребена како растворувач или средство за плакнење и беше подготвена во нашата лабораторија. Хранлив агар и супа беа купени од Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Пекинг, Кина). Сојот на E. coli (ATCC 25922) беше купен од Zhangzhou Bochuang Company (Џангжу, Кина).
Добиеното PP ткиво беше измиено со ултразвук во етанол 15 минути. Добиениот PVA беше додаден во вода и загреан на 95°C 2 часа за да се добие воден раствор. Потоа глукозата беше растворена во 10 ml PVA раствор со масен удел од 0,1%, 0,5%, 1,0% и 1,5%. Прочистениот полипропиленски неткаен материјал беше потопен во раствор од PVA/глукоза и загреан на 60°C 1 час. По завршувањето на загревањето, неткаениот материјал импрегниран со PP се отстранува од растворот од PVA/глукоза и се суши на 60°C 0,5 часа за да се формира PVA филм на површината на мрежата, со што се добива PVA/PP композит. текстил.
Сребро нитрат се раствора во 10 ml вода со постојано мешање на собна температура и амонијак се додава капка по капка додека растворот не се промени од бистар во кафеав и повторно бистар за да се добие раствор од сребрен амонијак (5–90 mM). Ставете го PVA/PP неткаениот материјал во раствор од сребрен амонијак и загревајте го на 60°C 1 час за да се формираат Ag наночестички in situ на површината на материјалот, потоа исплакнете го со вода три пати и исушете го на 60°C. C 0,5 часа за да се добие Ag/PVA/PP композитен материјал.
По прелиминарните експерименти, во лабораторијата изградивме опрема од ролна до ролна за производство на композитни ткаенини во голем обем. Ролерите се направени од PTFE за да се избегнат несакани реакции и контаминација. За време на овој процес, времето на импрегнација и количината на адсорбиран раствор може да се контролираат со прилагодување на брзината на ролерите и растојанието помеѓу ролерите за да се добие посакуваната композитна ткаенина од Ag/PVA/PP.
Морфологијата на површината на ткивото беше проучена со помош на VEGA3 скенирачки електронски микроскоп (SEM; Japan Electronics, Јапонија) при забрзувачки напон од 5 kV. Кристалната структура на сребрените наночестички беше анализирана со дифракција на Х-зраци (XRD; Bruker, D8 Advanced, Германија; Cu Kα зрачење, λ = 0,15418 nm; напон: 40 kV, струја: 40 mA) во опсег од 10–80°. 2θ. За анализа на хемиските карактеристики на површински модифицираната полипропиленска ткаенина беше користен инфрацрвен спектрометар со Фуриеова трансформација (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation). Содржината на PVA модификатор во Ag/PVA/PP композитните ткаенини беше измерена со термогравиметриска анализа (TGA; Mettler Toledo, Швајцарија) под азотен млаз. За одредување на содржината на сребро во композитните ткаенини од Ag/PVA/PP беше употребена масена спектрометрија со индуктивно поврзана плазма (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.).
Пропустливоста на воздух и стапката на пренос на водена пареа на композитната ткаенина Ag/PVA/PP (спецификација: 78×50cm2) беа измерени од страна на агенција за тестирање од трета страна (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) во согласност со GB/T. 5453-1997 и GB/T 12704.2-2009. За секој примерок се избираат десет различни точки за тестирање, а податоците обезбедени од агенцијата се просек од десетте точки.
Антибактериската активност на композитната ткаенина од Ag/PVA/PP беше измерена во согласност со кинеските стандарди GB/T 20944.1-2007 и GB/T 20944.3- користејќи метод на дифузија на агарска плоча (квалитативна анализа) и метод на протресување во колба (квантитативна анализа). . соодветно во 2008 година. Антибактериската активност на композитната ткаенина од Ag/PVA/PP против Escherichia coli беше определена во различно време на перење. За методот на дифузија на агарска плоча, тест композитната ткаенина од Ag/PVA/PP е пробиена во диск (дијаметар: 8 mm) со помош на перфоратор и е прикачена на агар Петриева шоља инокулирана со Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3,4 × 108 CFU ml-1), а потоа инкубирана на 37°C и 56% релативна влажност приближно 24 часа. Зоната на инхибиција беше анализирана вертикално од центарот на дискот до внатрешниот обем на околните колонии. Користејќи го методот со протресување на колба, од тестираната композитна ткаенина Ag/PVA/PP беше подготвена рамна плоча од 2 × 2 cm2 и автоклавирана во средина со супа на 121°C и 0,1 MPa во тек на 30 минути. По автоклавирањето, примерокот беше потопен во колба Ерленмаер од 5 mL што содржи 70 mL раствор за култура на супа (концентрација на суспензија 1 × 105–4 × 105 CFU/mL), а потоа инкубиран на осцилирачка температура од 150 °C вртежи во минута и 25°C во тек на 18 часа. По протресувањето, соберете одредена количина бактериска суспензија и разредете ја десеткратно. Соберете ја потребната количина разредена бактериска суспензија, распоредете ја на агарска средина и култивирајте ја на 37°C и 56% релативна влажност во тек на 24 часа. Формулата за пресметување на антибактериската ефикасност е: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), каде што C и A се бројот на колонии по 24 часа, соодветно. Одгледувано во контролна група и Ag/PVA/PP композитно ткиво.
Издржливоста на композитните ткаенини од Ag/PVA/PP беше оценета со перење според ISO 105-C10:2006.1A. За време на перењето, потопете ја тест-ткаенината од Ag/PVA/PP композитна ткаенина (30x40mm2) во воден раствор што содржи комерцијален детергент (5,0g/L) и перете ја со 40±2 вртежи во минута и 40±5 вртежи во минута со голема брзина. °C 10, 20, 30, 40 и 50 циклуси. По перењето, ткаенината се исплакнува три пати со вода и се суши на температура од 50-60°C во тек на 30 минути. Промената на содржината на сребро по перењето беше измерена за да се утврди степенот на антибактериска активност.
Слика 1 го прикажува шематскиот дијаграм на изработка на композитна ткаенина од Ag/PVA/PP. Тоа значи дека неткаениот материјал од PP е потопен во мешан раствор од PVA и гликоза. Неткаениот материјал импрегниран со PP се суши за да се фиксираат модификаторот и редукционото средство за да се формира заптивен слој. Исушената неткаена ткаенина од полипропилен е потопена во раствор од сребрен амонијак за да се таложат сребрените наночестички in situ. Концентрацијата на модификаторот, моларниот однос на гликозата и сребрениот амонијак, концентрацијата на сребрениот амонијак и температурата на реакцијата влијаат врз таложењето на Ag NPs се важни фактори. Слика 2а ја покажува зависноста на аголот на контакт со водата на ткаенината од Ag/PVA/PP од концентрацијата на модификаторот. Кога концентрацијата на модификаторот се зголемува од 0,5 тежински% на 1,0 тежински%, аголот на контакт на ткаенината од Ag/PVA/PP значително се намалува; кога концентрацијата на модификаторот се зголемува од 1,0 тежински% на 2,0 тежински%, таа практично не се менува. Слика 2 б прикажува SEM слики од чисти PP влакна и Ag/PVA/PP ткаенини подготвени со концентрација на сребрен амонијак од 50 mM и различни моларни соодноси на гликоза кон сребрен амонијак (1:1, 3:1, 5:1 и 9:1). . слика. ). Добиеното PP влакно е релативно мазно. По капсулирањето со PVA филм, некои влакна се залепени заедно; Поради таложењето на сребрени наночестички, влакната стануваат релативно груби. Како што се зголемува моларниот сооднос на редукционото средство кон гликозата, таложениот слој на Ag NPs постепено се згуснува, а како што моларниот сооднос се зголемува на 5:1 и 9:1, Ag NPs имаат тенденција да формираат агрегати. Макроскопските и микроскопските слики од PP влакна стануваат поуниформни, особено кога моларниот сооднос на редукционото средство кон гликозата е 5:1. Дигиталните фотографии од соодветните примероци добиени со 50 mM сребрен амонијак се прикажани на Слика S1.
Промени во аголот на контакт со водата на Ag/PVA/PP ткаенината при различни концентрации на PVA (a), SEM слики од Ag/PVA/PP ткаенина добиени при концентрација на сребрен амонијак од 50 mM и различни моларни соодноси на глукоза и сребрен амонијак [(b))); (1) PP влакна, (2) PVA/PP влакна, (3) моларен сооднос 1:1, (4) моларен сооднос 3:1, (5) моларен сооднос 5:1, (6) моларен сооднос 9:1], шема на дифракција на Х-зраци (c) и SEM слика (d) од Ag/PVA/PP ткаенина добиена при концентрации на сребрен амонијак: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM и (6) Ag/PP-30 mM. Температурата на реакцијата е 60°C.
На сл. Слика 2в е прикажан моделот на дифракција на Х-зраци на добиената Ag/PVA/PP ткаенина. Покрај дифракцискиот врв на PP влакното 37, четири дифракциски врвови на 2θ = ∼ 37,8°, 44,2°, 64,1° и 77,3° одговараат на (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), кристалната рамнина (3 1 1) на кубни сребрени наночестички центрирани на површината. Како што концентрацијата на сребрен амонијак се зголемува од 5 до 90 mM, XRD моделите на Ag стануваат поостри, што е во согласност со последователното зголемување на кристалноста. Според формулата на Шерер, големините на зрната на Ag наночестичките подготвени со 10 mM, 30 mM и 50 mM сребрен амонијак беа пресметани на 21,3 nm, 23,3 nm и 26,5 nm, соодветно. Ова е затоа што концентрацијата на сребрен амонијак е движечката сила зад реакцијата на редукција за формирање на метално сребро. Со зголемување на концентрацијата на сребрен амонијак, стапката на нуклеација и раст на Ag NPs се зголемува. Слика 2d ги прикажува SEM сликите од Ag/PVA/PP ткаенини добиени со различни концентрации на Ag амонијак. При концентрација на сребрен амонијак од 30 mM, таложениот слој на Ag NPs е релативно хомоген. Меѓутоа, кога концентрацијата на сребрен амонијак е превисока, униформноста на слојот за таложење на Ag NP има тенденција да се намалува, што може да се должи на силна агломерација во слојот за таложење на Ag NP. Покрај тоа, сребрените наночестички на површината имаат две форми: сферични и лушпести. Големината на сферичните честички е приближно 20-80 nm, а ламеларната латерална големина е приближно 100-300 nm (Слика S2). Слојот за таложење на Ag наночестички на површината на немодифицирана PP ткаенина е нерамномерен. Покрај тоа, зголемувањето на температурата го поттикнува намалувањето на Ag NPs (сл. S3), но превисоката температура на реакцијата не го поттикнува селективното таложење на Ag NPs.
Слика 3а шематски го прикажува односот помеѓу концентрацијата на сребрен амонијак, количината на наталожено сребро и антибактериската активност на подготвената Ag/PVA/PP ткаенина. Слика 3б ги прикажува антибактериските шеми на примероците при различни концентрации на сребрен амонијак, што може директно да го одрази антибактерискиот статус на примероците. Кога концентрацијата на сребрен амонијак се зголеми од 5 mM на 90 mM, количината на таложење на сребро се зголеми од 13,67 g/kg на 481,81 g/kg. Покрај тоа, како што се зголемува количината на таложење на сребро, антибактериската активност против E. coli првично се зголемува, а потоа останува на високо ниво. Поточно, кога концентрацијата на сребрен амонијак е 30 mM, количината на таложење на сребро во добиената Ag/PVA/PP ткаенина е 67,62 g/kg, а стапката на антибактериско дејство е 99,99%. И изберете го овој примерок како репрезентативен за последователна структурна карактеризација.
(a) Однос помеѓу нивото на антибактериска активност и количината на нанесениот Ag слој и концентрацијата на сребрен амонијак; (b) Фотографии од плочи за бактериска култура направени со дигитална камера на кои се прикажани празни примероци и примероци подготвени со употреба на 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM и 90 mM сребрен амонијак. Антибактериска активност на Ag/PVA/PP ткаенина против Escherichia coli
Слика 4а ги прикажува FTIR/ATR спектрите на PP, PVA/PP, Ag/PP и Ag/PVA/PP. Апсорпционите ленти на чисто PP влакно на 2950 cm-1 и 2916 cm-1 се должат на асиметричните вибрации на истегнување на групите –CH3 и –CH2-, а на 2867 cm-1 и 2837 cm-1 се должат на симетричните вибрации на истегнување на групите –CH3 и –CH2 –. –CH3 и –CH2–. Апсорпционите ленти на 1375 cm-1 и 1456 cm-1 се припишуваат на асиметричните и симетричните вибрации на поместување на –CH338.39. FTIR спектарот на Ag/PP влакното е сличен на оној на PP влакното. Покрај апсорпциониот опсег на PP, новиот апсорпционен врв на 3360 cm-1 на ткаенините PVA/PP и Ag/PVA/PP се припишува на истегнувањето на водородната врска на –OH групата. Ова покажува дека PVA успешно се нанесува на површината на полипропиленските влакна. Покрај тоа, врвот на апсорпција на хидроксил кај Ag/PVA/PP ткаенината е малку послаб од оној кај PVA/PP ткаенината, што може да се должи на координацијата на некои хидроксилни групи со среброто.
FT-IR спектар (a), TGA крива (b) и XPS мерен спектар (c) од чист PP, PVA/PP ткаенина и Ag/PVA/PP ткаенина, и C 1s спектар од чист PP (d), PVA/PP PP ткаенина (e) и Ag 3d пик (f) од Ag/PVA/PP ткаенина.
На сл. Слика 4c ги прикажува XPS спектрите на PP, PVA/PP и Ag/PVA/PP ткаенини. Слабиот O 1s сигнал на чисто полипропиленско влакно може да се припише на кислородниот елемент адсорбиран на површината; врвот C 1s на 284,6 eV се припишува на CH и CC (видете ја Слика 4d). Во споредба со чистото PP влакно, PVA/PP ткаенината (Сл. 4e) покажува високи перформанси на 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) и 288,5 eV (H–C=O)38. Дополнително, O1s спектарот на PVA/PP ткаенината може да се приближи со два врва на 532,3 eV и 533,2 eV41 (Сл. S4), овие C1s врвови одговараат на C–OH и H–C=O (хидроксилни групи на PVA и алдехидна глукозна група), што е во согласност со FTIR податоците. Ag/PVA/PP неткаената ткаенина го задржува O1s спектарот на C-OH (532,3 eV) и HC=O (533,2 eV) (Слика S5), кој се состои од 65,81% (атомски процент) C, 22,89% O и 11,31% Ag (Сл. S4). Особено, врвовите на Ag 3d5/2 и Ag 3d3/2 на 368,2 eV и 374,2 eV (сл. 4f) дополнително докажуваат дека Ag NPs се допирани на површината на неткаен материјал од PVA/PP42.
TGA кривите (сл. 4б) на чист PP, Ag/PP ткаенина и Ag/PVA/PP ткаенина покажуваат дека тие се подложени на слични процеси на термичко распаѓање, а таложењето на Ag NPs доведува до мало зголемување на температурата на термичка деградација на PP влакната PVA/PP влакната (од 480 °C (PP влакна) до 495 °C), веројатно поради формирање на Ag бариера43. Во исто време, преостанатите количини на чисти примероци од PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 и Ag/PP-W50 по загревање на 800°C беа 1,32%, 16,26% и 13,86% % соодветно 9,88% и 2,12% (суфиксот W50 овде се однесува на 50 циклуси на перење). Остатокот од чистиот PP се припишува на нечистотии, а остатокот од преостанатите примероци на Ag NPs, а разликата во преостанатата количина на примероците натоварени со сребро треба да се должи на различните количини на сребрени наночестички натоварени на нив. Покрај тоа, по 50-кратно перење на Ag/PP ткаенината, содржината на преостанато сребро е намалена за 94,65%, а содржината на преостанато сребро на Ag/PVA/PP ткаенината е намалена за околу 31,74%. Ова покажува дека облогата што енкапсулира PVA може ефикасно да ја подобри адхезијата на AgNPs на PP матрицата.
За да се процени удобноста при носење, беа измерени пропустливоста на воздухот и стапката на пренос на водена пареа на подготвената полипропиленска ткаенина. Општо земено, пропустливоста на воздухот е поврзана со термичката удобност на корисникот, особено во топли и влажни средини44. Како што е прикажано на Слика 5а, пропустливоста на воздухот на чистиот PP е 2050 mm/s, а по модификацијата на PVA се намалува на 856 mm/s. Ова е затоа што PVA филмот формиран на површината на PP влакната и ткаениот дел помага да се намалат празнините помеѓу влакната. По нанесувањето на Ag NPs, пропустливоста на воздухот на PP ткаенината се зголемува поради потрошувачката на PVA премаз при нанесување на Ag NPs. Покрај тоа, пропустливоста на воздухот на Ag/PVA/PP ткаенините има тенденција да се намалува како што концентрацијата на сребрен амонијак се зголемува од 10 на 50 mmol. Ова може да се должи на фактот дека дебелината на сребрениот талог се зголемува со зголемување на концентрацијата на сребрен амонијак, што помага да се намали бројот на пори и веројатноста за поминување на водена пареа низ нив.
(a) Воздухопропустливост на Ag/PVA/PP ткаенини подготвени со различни концентрации на сребрен амонијак; (b) Пропустливост на водена пареа на Ag/PVA/PP ткаенини подготвени со различни концентрации на сребрен амонијак; (c) Различни модификатори Крива на затегнување на Ag ткаенина/PVA/PP добиена при различни концентрации; (d) Крива на затегнување на Ag/PVA/PP ткаенина добиена при различни концентрации на сребрен амонијак (прикажана е и Ag/PVA/PP ткаенина добиена при концентрација на сребрен амонијак од 30 mM) (Споредете ги кривите на затегнување на PP ткаенини по 40 циклуси на перење).
Стапката на пренос на водена пареа е уште еден важен индикатор за топлинската удобност на ткаенината45. Се покажува дека пропустливоста на влага на ткаенините е главно под влијание на пропустливоста на воздух и површинските својства. Тоа е, пропустливоста на воздух главно зависи од бројот на пори; површинските својства влијаат на пропустливоста на влага на хидрофилните групи преку адсорпција-дифузија-десорпција на молекули на вода. Како што е прикажано на Слика 5б, пропустливоста на влага на чисто PP влакно е 4810 g/(m2·24h). По запечатувањето со PVA премаз, бројот на дупки во PP влакното се намалува, но пропустливоста на влага на PVA/PP ткаенината се зголемува на 5070 g/(m2·24h), бидејќи нејзината пропустливост на влага главно е одредена од површинските својства, а не од порите. По таложењето на AgNPs, пропустливоста на влага на Ag/PVA/PP ткаенината е дополнително зголемена. Особено, максималната пропустливост на влага на Ag/PVA/PP ткаенината добиена при концентрација на сребрен амонијак од 30 mM е 10300 g/(m2·24h). Во исто време, различната пропустливост на влага на Ag/PVA/PP ткаенините добиени при различни концентрации на сребрен амонијак може да биде поврзана со разлики во дебелината на слојот за таложење на сребро и бројот на неговите пори.
Механичките својства на ткаенините силно влијаат на нивниот век на траење, особено како рециклирачки материјали46. Слика 5в ја прикажува кривата на затегнувачко напрегање на Ag/PVA/PP ткаенината. Затегнувачката цврстина на чистиот PP е само 2,23 MPa, додека затегнувачката цврстина на 1 wt% PVA/PP ткаенина е значително зголемена на 4,56 MPa, што укажува дека капсулирањето на PVA PP ткаенината помага значително да се подобрат нејзините механички својства. Затегнувачката цврстина и издолжувањето при кинење на PVA/PP ткаенината се зголемуваат со зголемување на концентрацијата на PVA модификаторот, бидејќи PVA филмот може да го прекине напрегањето и да го зајакне PP влакното. Меѓутоа, кога концентрацијата на модификаторот се зголемува на 1,5 wt.%, лепливиот PVA ја прави полипропиленската ткаенина цврста, што сериозно влијае на удобноста при носење.
Во споредба со чистите PP и PVA/PP ткаенини, цврстината на истегнување и издолжувањето при кинење на Ag/PVA/PP ткаенините се дополнително подобрени бидејќи Ag наночестичките рамномерно распоредени на површината на PP влакната можат да го распределат оптоварувањето47,48. Може да се види дека цврстината на истегнување на Ag/PP влакната е поголема од онаа на чистиот PP, достигнувајќи 3,36 MPa (сл. 5d), што го потврдува силниот и зајакнувачки ефект на Ag NPs. Особено, Ag/PVA/PP ткаенината произведена при концентрација на сребрен амонијак од 30 mM (наместо 50 mM) покажува максимална цврстина на истегнување и издолжување при кинење, што сепак се должи на униформното таложење на Ag NPs, како и на униформното таложење. Агрегација на сребрени NPs под услови на висока концентрација на сребрен амонијак. Дополнително, по 40 циклуси на перење, цврстината на истегнување и издолжувањето при кинење на ткаенината од Ag/PVA/PP подготвена со концентрација на сребрен амонијак од 30 mM се намалија за 32,7% и 26,8%, соодветно (Сл. 5d), што може да биде поврзано со мала загуба на сребрени наночестички наталожени по ова.
Сликите 6a и b прикажуваат фотографии од дигитален фотоапарат на Ag/PVA/PP ткаенина и Ag/PP ткаенина по перење од 0, 10, 20, 30, 40 и 50 циклуси при концентрација на сребрен амонијак од 30 mM. Темно сивата Ag/PVA/PP ткаенина и Ag/PP ткаенината постепено стануваат светло сиви по перењето; а промената на бојата на првата за време на перењето не изгледа толку сериозна како онаа на втората. Покрај тоа, во споредба со Ag/PP ткаенината, содржината на сребро во Ag/PVA/PP ткаенината се намалувала релативно бавно по перењето; по перење 20 или повеќе пати, првата задржала поголема содржина на сребро од втората (сл. 6c). Ова укажува дека капсулирањето на PP влакна со PVA облога може значително да ја подобри адхезијата на Ag NPs на PP влакната. Слика 6d ги прикажува SEM сликите на Ag/PVA/PP ткаенина и Ag/PP ткаенина по перење од 10, 40 и 50 циклуси. Ag/PVA/PP ткаенините доживуваат помала загуба на Ag NPs за време на перењето отколку Ag/PP ткаенините, повторно затоа што облогата што го енкапсулира PVA помага да се подобри адхезијата на Ag NPs на PP влакната.
(a) Фотографии од Ag/PP ткаенина направени со дигитален фотоапарат (направени со концентрација на сребрен амонијак од 30 mM) по перење од 0, 10, 20, 30, 40 и 50 циклуси (1-6); (b) Ag/PVA/PP фотографии од ткаенини направени со дигитален фотоапарат (направени со концентрација на сребрен амонијак од 30 mM) по перење од 0, 10, 20, 30, 40 и 50 циклуси (1-6); (c) Промени во содржината на сребро кај двете ткаенини во текот на циклусите на перење; (d) SEM слики од Ag/PVA/PP ткаенина (1-3) и Ag/PP ткаенина (4-6) по 10, 40 и 50 циклуси на перење.
Слика 7 ја прикажува антибактериската активност и фотографиите од дигиталниот фотоапарат на Ag/PVA/PP ткаенини против E. coli по 10, 20, 30 и 40 циклуси на перење. По 10 и 20 перења, антибактериските перформанси на Ag/PVA/PP ткаенините останаа на 99,99% и 99,93%, покажувајќи одлична антибактериска активност. Антибактериското ниво на Ag/PVA/PP ткаенината малку се намали по 30 и 40 пати перење, што се должеше на губењето на AgNPs по долготрајно перење. Сепак, антибактериската стапка на Ag/PP ткаенината по 40 перења е само 80,16%. Очигледно е дека антибактерискиот ефект на Ag/PP ткаенината по 40 циклуси на перење е многу помал од оној на Ag/PVA/PP ткаенината.
(a) Ниво на антибактериска активност против E. coli. (b) За споредба, прикажани се и фотографии од ткаенината од Ag/PVA/PP направени со дигитален фотоапарат по перење на ткаенината од Ag/PP со концентрација на сребрен амонијак од 30 mM во тек на 10, 20, 30, 40 и 40 циклуси.
На сл. Слика 8 шематски го прикажува производството на голема Ag/PVA/PP ткаенина со користење на двостепен процес на ролување. Тоа значи дека растворот од PVA/глукоза бил натопен во рамката на ролната одреден временски период, потоа изваден, а потоа импрегниран со раствор од сребрен амонијак на ист начин за да се добие Ag/PVA/PP ткаенина. (Сл. 8а). Добиената Ag/PVA/PP ткаенина сè уште задржува одлична антибактериска активност дури и ако се остави 1 година. За подготовка на големи Ag/PVA/PP ткаенини, добиените PP неткаени материјали биле импрегнирани во континуиран процес на ролување, а потоа секвенцијално поминале низ раствор од PVA/глукоза и раствор од сребрен амонијак и обработени. Приложени видеа. Времето на импрегнација се контролира со прилагодување на брзината на валјакот, а количината на адсорбиран раствор се контролира со прилагодување на растојанието помеѓу валјаците (Сл. 8б), со што се добива целната Ag/PVA/PP неткаена ткаенина со голема големина (50 cm × 80 cm). ) и валјак за собирање. Целиот процес е едноставен и ефикасен, што е погодно за производство на големо.
Шематски дијаграм на производството на големи целни производи (а) и шематски дијаграм на процесот на ролување за производство на неткаени материјали од Ag/PVA/PP (б).
Неткаените материјали што содржат сребро од PVA/PP се произведуваат со едноставна технологија на таложење во течна фаза in-situ во комбинација со методот „ролна-до-ролна“. Во споредба со PP ткаенината и PVA/PP ткаенината, механичките својства на подготвената Ag/PVA/PP неткаена ткаенина се значително подобрени бидејќи PVA слојот за запечатување може значително да ја подобри адхезијата на Ag NPs на PP влакната. Покрај тоа, количината на оптоварување на PVA и содржината на сребрени NPs во Ag/PVA/PP неткаената ткаенина може добро да се контролираат со прилагодување на концентрациите на раствор од PVA/глукоза и раствор од сребрен амонијак. Особено, Ag/PVA/PP неткаената ткаенина подготвена со употреба на раствор од сребрен амонијак од 30 mM покажа најдобри механички својства и задржа одлична антибактериска активност против E. coli дури и по 40 циклуси на перење, покажувајќи добар потенцијал против загадување. PP неткаен материјал. Во споредба со други литературни податоци, ткаенините добиени од нас со поедноставни методи покажаа подобра отпорност на перење. Покрај тоа, добиената Ag/PVA/PP неткаена ткаенина има идеална пропустливост на влага и удобност при носење, што може да ја олесни нејзината примена во индустриски апликации.
Вклучете ги сите податоци добиени или анализирани за време на ова истражување (и нивните дополнителни информативни датотеки).
Расел, СМ и др. Биосензори за борба против цитокинската бура предизвикана од COVID-19: предизвици што претстојат. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Заим С, Чонг ЈХ, Шанкаранарјанан В и Харки А. COVID-19 и мултиоргански одговори. актуелно. прашање. срце. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Проценките за бројот на случаи на коронавирус во 2019 година во Кина се прилагодени според стадиумот и ендемските региони. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Гао Ј. и др. Флексибилен, суперхидрофобен и високо спроводлив неткаен композитен материјал од полипропиленска ткаенина за заштита од електромагнетни пречки. Chemical. engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Раихан М. и др. Развој на мултифункционални полиакрилонитрилни/сребрени нанокомпозитни филмови: антибактериска активност, каталитичка активност, спроводливост, UV заштита и активни SERS сензори. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Давади С, Катувал С, Гупта А, Ламичане У и Параџули Н. Тековни истражувања за сребрени наночестички: синтеза, карактеризација и примена. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Денг Да, Чен Жи, Ху Јонг, Ма Џиан, Тонг ЈДН Едноставен процес за подготовка на спроводливо мастило на база на сребро и негово нанесување на површини со фреквентно селективна природа. Нанотехнологија 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Хиперразгранети полимери овозможуваат употреба на сребрени наночестички како стабилизатори за инк-џет печатење на флексибилни кола. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P и Kawasaki HJML Проводни мрежи од лисни вени произведени со самосклопување на сребрени наночестички за потенцијални примени во флексибилни сензори. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Ли, Ј. и др. Наносфери и низи од силициум диоксид украсени со сребрени наночестички како потенцијални супстрати за површинско подобрено Раманово расејување. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Голем флексибилен површински подобрен Раманов сензор за расејување (SERS) со висока стабилност и униформност на сигналот. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Сандип, КГ и др. Хиерархиска хетероструктура од фулеренски нанопрачки украсени со сребрени наночестички (Ag-FNRs) служи како ефикасен SERS супстрат независен од една честичка. физика. Хемиска. Хемиска. физика. 27, 18873–18878 (2018).
Емам, ХЕ и Ахмед, ХБ Компаративна студија на хомометални и хетерометални наноструктури базирани на агар за време на деградација катализирана со боја. интернационалност. J. Biol. Големи молекули. 138, 450–461 (2019).
Емам, Х.Е., Михаил, М.М., Ел-Шербини, С., Наги, К.С. и Ахмед, Х.Б. Нанокатализа зависна од метал за намалување на ароматични загадувачи. Среда. науката. загадуваат. ресурси. интернационалност. 27, 6459–6475 (2020).
Наноструктури со тројно јадро-обвивка (Ag-Au-Pd) одгледани од семе на собна температура за потенцијално прочистување на водата. полимер. тест. 89, 106720 (2020).
Време на објавување: 26 ноември 2023 година