Хвала вам што сте посетили Nature.com. Верзија прегледача коју користите има ограничену CSS подршку. За најбоље резултате, препоручујемо да користите новију верзију прегледача (или да искључите режим компатибилности у Internet Explorer-у). У међувремену, како бисмо осигурали континуирану подршку, приказујемо сајт без стилизовања или JavaScript-а.
Данас су функционалне тканине са антибактеријским својствима популарније. Међутим, исплатива производња функционалних тканина са издржљивим и конзистентним перформансама остаје изазов. Поливинил алкохол (ПВА) је коришћен за модификацију нетканог материјала од полипропилена (ПП), а затим су сребрне наночестице (AgNP) депоноване in situ да би се произвела PVA-модификована ПП (назива се AgNPs) тканина са AgNPs и оптерећењем. /PVA/PP) тканина. Инкапсулација ПП влакана помоћу PVA премаза помаже у значајном побољшању адхезије оптерећених Ag NP на ПП влакна, а Ag/PVA/PP неткани материјали показују значајно побољшана механичка својства и отпорност на Escherichia coli (назива се E. coli). Генерално, Ag/PVA/PP неткани материјал произведен при концентрацији сребрног амонијака од 30 mM има боља механичка својства, а стопа антибактеријске заштите од E. coli достиже 99,99%. Тканина и даље задржава одличну антибактеријску активност након 40 прања и има потенцијал за поновну употребу. Поред тога, Ag/PVA/PP неткани материјал има широке перспективе примене у индустрији због своје добре пропустљивости ваздуха и влаге. Поред тога, развили смо и технологију „ролн-то-ролн“ и спровели прелиминарно истраживање како бисмо тестирали изводљивост ове методе.
Са продубљивањем економске глобализације, велика кретања становништва значајно су повећала могућност преноса вируса, што добро објашњава зашто нови коронавирус има тако снажну способност ширења широм света и тешко га је спречити1,2,3. У том смислу, постоји хитна потреба за развојем нових антибактеријских материјала, као што су полипропиленски (ПП) неткани материјали, као медицински заштитни материјали. Полипропиленски неткани материјал има предности ниске густине, хемијске инертности и ниске цене4, али нема антибактеријска својства, кратак век трајања и ниску ефикасност заштите. Стога је од великог значаја дати антибактеријска својства ПП нетканим материјалима.
Као древно антибактеријско средство, сребро је прошло кроз пет фаза развоја: колоидни раствор сребра, сребро сулфадиазин, сребрна со, протеинско сребро и наносребро. Наночестице сребра се све више користе у областима као што су медицина5,6, проводљивост7,8,9, површински појачано Раманово расејање10,11,12, каталитичка разградња боја13,14,15,16 итд. Посебно, наночестице сребра (AgNP) имају предности у односу на традиционалне антимикробне агенсе као што су металне соли, кватернарна амонијумова једињења и триклосан због њихове потребне бактеријске отпорности, стабилности, ниске цене и еколошке прихватљивости17,18,19. Поред тога, наночестице сребра са великом специфичном површином и високом антибактеријском активношћу могу се причврстити на вунене тканине20, памучне тканине21,22, полиестерске тканине и друге тканине како би се постигло контролисано, продужено ослобађање антибактеријских честица сребра23,24. То значи да је капсулирањем AgNP могуће створити ПП тканине са антибактеријском активношћу. Међутим, ПП неткани материјали немају функционалне групе и имају ниску поларност, што не погодује енкапсулацији AgNPs. Да би превазишли овај недостатак, неки истраживачи су покушали да депонују Ag наночестице на површину ПП тканина користећи различите методе модификације, укључујући плазма прскање26,27, калемљење зрачењем28,29,30,31 и површинско премазивање32. На пример, Голи и др. [33] увели су протеински премаз на површину ПП нетканог материјала, а аминокиселине на периферији протеинског слоја могу послужити као сидришне тачке за везивање AgNPs, чиме се постижу добра антибактеријска својства. Ли и сарадници34 су открили да N-изопропилакриламид и N-(3-аминопропил)метакриламид хидрохлорид, кокалемљени ултраљубичастим (UV) нагризањем, показују јаку антимикробну активност, иако је процес UV нагризања сложен и може деградирати механичка својства. влакана. . Олијани и др. припремили су Ag NPs-PP гел филмове са одличном антибактеријском активношћу претходном обрадом чистог ПП гама зрачењем; међутим, њихова метода је такође била сложена. Стога, остаје изазов ефикасно и лако произвести рециклабилне полипропиленске неткане материјале са жељеним антимикробним дејством.
У овој студији, поливинил алкохол, еколошки прихватљив и јефтин мембрански материјал са добром способношћу формирања филма, високом хидрофилношћу и одличном физичком и хемијском стабилношћу, коришћен је за модификацију полипропиленских тканина. Глукоза се користи као редукционо средство36. Повећање површинске енергије модификованог ПП подстиче селективно таложење AgNP. У поређењу са чистом ПП тканином, припремљена Ag/PVA/PP тканина показала је добру рециклабилност, одличну антибактеријску активност против E. coli, добра механичка својства чак и након 40 циклуса прања, као и значајну прозрачност, пропустљивост и влагу.
ПП неткани материјал специфичне тежине 25 г/м2 и дебљине 0,18 мм обезбедила је компанија Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Кина) и исечена је на листове димензија 5×5 цм2. Сребрно нитрат (99,8%; AR) је купљен од компаније Xilong Scientific Co., Ltd. (Шанту, Кина). Глукоза је купљена од компаније Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Фуџоу, Кина). Поливинил алкохол (реагенс индустријског квалитета) је купљен од компаније Tianjin Sitong Chemical Factory (Тјенђин, Кина). Дејонизована вода је коришћена као растварач или испирање и припремљена је у нашој лабораторији. Нутритивни агар и чорба су купљени од компаније Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Пекинг, Кина). Сој E. coli (ATCC 25922) је купљен од компаније Zhangzhou Bochuang Company (Жангџоу, Кина).
Добијена ПП тканина је испрана ултразвуком у етанолу током 15 минута. Добијени ПВА је додат у воду и загрејан на 95°C током 2 сата да би се добио водени раствор. Затим је глукоза растворена у 10 мл ПВА раствора са масеним уделом од 0,1%, 0,5%, 1,0% и 1,5%. Пречишћена полипропиленска неткана тканина је уроњена у раствор ПВА/глукозе и загрејана на 60°C током 1 сата. Након завршетка загревања, ПП-импрегнирана неткана тканина се уклања из раствора ПВА/глукозе и суши на 60°C током 0,5 сати да би се формирао ПВА филм на површини мреже, чиме се добија ПВА/ПП композитни текстил.
Сребрни нитрат се раствара у 10 мл воде уз стално мешање на собној температури и амонијак се додаје кап по кап док раствор не промени боју из бистре у браон и поново бистар да би се добио раствор сребрно-амонијака (5–90 mM). Неткани материјал PVA/PP се ставља у раствор сребрно-амонијака и загрева на 60°C током 1 сата да би се формирале Ag наночестице in situ на површини тканине, затим се три пута испира водом и суши на 60°C током 0,5 сати да би се добио Ag/PVA/PP композитни материјал.
Након прелиминарних експеримената, у лабораторији смо направили опрему за производњу композитних тканина од ролне до ролне за производњу композитних тканина великих размера. Ваљци су направљени од PTFE-а како би се избегле нежељене реакције и контаминација. Током овог процеса, време импрегнације и количина адсорбованог раствора могу се контролисати подешавањем брзине ваљака и растојања између ваљака како би се добила жељена Ag/PVA/PP композитна тканина.
Морфологија површине ткива проучавана је коришћењем VEGA3 скенирајућег електронског микроскопа (SEM; Japan Electronics, Јапан) при убрзавајућем напону од 5 kV. Кристална структура сребрних наночестица анализирана је рендгенском дифракцијом (XRD; Bruker, D8 Advanced, Немачка; Cu Kα зрачење, λ = 0,15418 nm; напон: 40 kV, струја: 40 mA) у опсегу од 10–80°. 2θ. За анализу хемијских карактеристика површински модификоване полипропиленске тканине коришћен је инфрацрвени спектрометар са Фуријеовом трансформацијом (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation). Садржај PVA модификатора у Ag/PVA/PP композитним тканинама мерен је термогравиметријском анализом (TGA; Mettler Toledo, Швајцарска) под струјом азота. За одређивање садржаја сребра у Ag/PVA/PP композитним тканинама коришћена је масена спектрометрија са индуктивно спрегнутом плазмом (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.).
Пропустљивост ваздуха и брзина преноса водене паре Ag/PVA/PP композитне тканине (спецификација: 78×50 цм2) мерене су од стране независне агенције за тестирање (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) у складу са GB/T. 5453-1997 и GB/T 12704.2-2009. За сваки узорак, десет различитих тачака је изабрано за тестирање, а подаци које је пружила агенција представљају просек десет тачака.
Антибактеријска активност Ag/PVA/PP композитне тканине мерена је у складу са кинеским стандардима GB/T 20944.1-2007 и GB/T 20944.3- коришћењем методе дифузије на агар плочи (квалитативна анализа) и методе мућкања у боци (квантитативна анализа). . респективно, 2008. године. Антибактеријска активност Ag/PVA/PP композитне тканине против Escherichia coli одређена је при различитим временима прања. За методу дифузије на агар плочи, тест Ag/PVA/PP композитна тканина је избушена у диск (пречника: 8 mm) помоћу бушилице и причвршћена на агар Петријеву шољу инокулирану са Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3,4 × 108 CFU ml-1) а затим инкубирана на 37°C и 56% релативне влажности током приближно 24 сата. Зона инхибиције је анализирана вертикално од центра диска до унутрашњег обима околних колонија. Методом мућкања у ерленмајеру, припремљена је равна плоча димензија 2 × 2 цм2 од тестиране Ag/PVA/PP композитне тканине и аутоклавирана у чорби на 121°C и 0,1 MPa током 30 минута. Након аутоклавирања, узорак је уроњен у ерленмајер од 5 мл који садржи 70 мл раствора чорбе за културу (концентрација суспензије 1 × 105–4 × 105 CFU/мл), а затим инкубиран на осцилујућој температури од 150 °C о/мин и 25°C током 18 сати. Након мућкања, сакупити одређену количину бактеријске суспензије и разблажити је десетоструко. Сакупити потребну количину разблажене бактеријске суспензије, распоредити је по агар-агару и култивисати на 37°C и 56% релативне влажности током 24 сата. Формула за израчунавање антибактеријске ефикасности је: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), где су C и A број колонија после 24 сата, респективно. Култивисано у контролној групи и Ag/PVA/PP композитном ткиву.
Трајност Ag/PVA/PP композитних тканина процењена је прањем према ISO 105-C10:2006.1A. Током прања, потопите тестну Ag/PVA/PP композитну тканину (30x40mm2) у водени раствор који садржи комерцијални детерџент (5.0g/L) и перете је брзином од 40±2 rpm и 40±5 rpm/min. великом брзином. °C 10, 20, 30, 40 и 50 циклуса. Након прања, тканина се испира три пута водом и суши на температури од 50-60°C током 30 минута. Промена садржаја сребра након прања мерена је да би се одредио степен антибактеријске активности.
Слика 1 приказује шематски дијаграм израде Ag/PVA/PP композитне тканине. То јест, PP неткани материјал је уроњен у мешани раствор PVA и глукозе. PP-импрегнирани неткани материјал се суши да би се фиксирали модификатор и редукционо средство и формирао заптивни слој. Осушена полипропиленска неткана тканина је уроњена у раствор сребрно-амонијака да би се сребрне наночестице таложиле in situ. Концентрација модификатора, моларни однос глукозе и сребрно-амонијака, концентрација сребрно-амонијака и температура реакције утичу на таложење Ag NP. Слика 2а приказује зависност контактног угла воде Ag/PVA/PP тканине од концентрације модификатора. Када се концентрација модификатора повећа са 0,5 теж.% на 1,0 теж.%, контактни угао Ag/PVA/PP тканине значајно се смањује; када се концентрација модификатора повећа са 1,0 теж.% на 2,0 теж.%, практично се не мења. Слика 2б приказује СЕМ снимке чистих ПП влакана и Ag/PVA/PP тканина припремљених при концентрацији сребро-амонијака од 50 mM и различитим моларним односима глукозе и сребро-амонијака (1:1, 3:1, 5:1 и 9:1). . слика. ). Добијено ПП влакно је релативно глатко. Након капсулирања са PVA филмом, нека влакна су залепљена; Због таложења сребрних наночестица, влакна постају релативно храпава. Како се моларни однос редукционог средства и глукозе повећава, наталожени слој Ag NP се постепено згушњава, а како се моларни однос повећава на 5:1 и 9:1, Ag NP имају тенденцију да формирају агрегате. Макроскопске и микроскопске слике ПП влакана постају уједначеније, посебно када је моларни однос редукционог средства и глукозе 5:1. Дигиталне фотографије одговарајућих узорака добијених при концентрацији сребро-амонијака од 50 mM приказане су на слици S1.
Промене контактног угла воде Ag/PVA/PP тканине при различитим концентрацијама PVA (а), SEM слике Ag/PVA/PP тканине добијене при концентрацији сребро-амонијака од 50 mM и различитим моларним односима глукозе и сребро-амонијака [(б))); (1) PP влакна, (2) PVA/PP влакна, (3) моларни однос 1:1, (4) моларни однос 3:1, (5) моларни однос 5:1, (6) моларни однос 9:1], рендгенски дифрактограм (ц) и SEM слика (д) Ag/PVA/PP тканине добијене при концентрацијама сребро-амонијака: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM и (6) Ag/PP-30 mM. Температура реакције је 60°C.
На слици 2ц приказан је рендгенски дифрактограм резултујућег Ag/PVA/PP материјала. Поред дифракционог врха PP влакана 37, четири дифракциона врха на 2θ = ∼ 37,8°, 44,2°, 64,1° и 77,3° одговарају (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), кристалној равни (3 1 1) кубних површински центрираних сребрних наночестица. Како се концентрација сребрно-амонијака повећава од 5 до 90 mM, рендгенски дифрактограми Ag постају оштрије, што је у складу са накнадним повећањем кристалности. Према Шереровој формули, величине зрна Ag наночестица припремљених са 10 mM, 30 mM и 50 mM сребрно-амонијаком израчунате су на 21,3 nm, 23,3 nm и 26,5 nm, респективно. То је зато што је концентрација сребрно-амонијака покретачка снага реакције редукције да би се формирало метално сребро. Са повећањем концентрације сребро-амонијака, брзина нуклеације и раста Ag NP се повећава. Слика 2д приказује SEM снимке Ag/PVA/PP тканина добијених при различитим концентрацијама Ag амонијака. При концентрацији сребро-амонијака од 30 mM, наталожени слој Ag NP је релативно хомоген. Међутим, када је концентрација сребро-амонијака превисока, униформност слоја таложења Ag NP тежи да се смањи, што може бити последица јаке агломерације у слоју таложења Ag NP. Поред тога, сребрне наночестице на површини имају два облика: сферни и љускави. Величина сферних честица је приближно 20–80 nm, а латерална величина ламелара је приближно 100–300 nm (слика S2). Слој таложења Ag NP на површини немодификоване PP тканине је неуједначен. Поред тога, повећање температуре подстиче редукцију Ag NP (слика S3), али превисока температура реакције не подстиче селективно таложење Ag NP.
Слика 3а шематски приказује везу између концентрације сребро-амонијака, количине наталоженог сребра и антибактеријске активности припремљене Ag/PVA/PP тканине. Слика 3б приказује антибактеријске обрасце узорака при различитим концентрацијама сребро-амонијака, што може директно одражавати антибактеријски статус узорака. Када се концентрација сребро-амонијака повећала са 5 mM на 90 mM, количина таложења сребра се повећала са 13,67 г/кг на 481,81 г/кг. Поред тога, како се количина таложења сребра повећава, антибактеријска активност против E. coli се у почетку повећава, а затим остаје на високом нивоу. Конкретно, када је концентрација сребро-амонијака 30 mM, количина таложења сребра у резултујућој Ag/PVA/PP тканини је 67,62 г/кг, а антибактеријска стопа је 99,99%, и изаберите овај узорак као репрезентативни за каснију структурну карактеризацију.
(а) Однос између нивоа антибактеријске активности и количине нанетог слоја сребра и концентрације сребро-амонијака; (б) Фотографије плоча за бактеријску културу снимљене дигиталним фотоапаратом које приказују празне узорке и узорке припремљене коришћењем 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM и 90 mM сребро-амонијака. Антибактеријска активност Ag/PVA/PP тканине против Escherichia coli
Слика 4а приказује FTIR/ATR спектре PP, PVA/PP, Ag/PP и Ag/PVA/PP. Апсорпционе траке чистог PP влакна на 2950 cm-1 и 2916 cm-1 настају услед асиметричне вибрације истезања –CH3 и –CH2- група, а на 2867 cm-1 и 2837 cm-1 настају услед симетричне вибрације истезања –CH3 и –CH2 група –. –CH3 и –CH2–. Апсорпционе траке на 1375 cm–1 и 1456 cm–1 приписују се асиметричним и симетричним вибрацијама померања –CH338.39. FTIR спектар Ag/PP влакана је сличан спектру PP влакана. Поред апсорпционе траке PP, нови апсорпциони врх на 3360 cm-1 PVA/PP и Ag/PVA/PP тканина приписује се истезању водоничне везе –OH групе. Ово показује да се ПВА успешно наноси на површину полипропиленских влакана. Поред тога, пик апсорпције хидроксил група код Ag/PVA/PP тканине је нешто слабији него код PVA/PP тканине, што може бити последица координације неких хидроксилних група са сребром.
FT-IR спектар (а), TGA крива (б) и XPS спектар мерења (ц) чистог PP, PVA/PP тканине и Ag/PVA/PP тканине, и C 1s спектар чистог PP (д), PVA/PP PP тканине (е) и Ag 3d пика (ф) Ag/PVA/PP тканине.
На слици 4ц приказани су XPS спектри PP, PVA/PP и Ag/PVA/PP тканина. Слаб O 1s сигнал чистог полипропиленског влакна може се приписати кисеонику адсорбованом на површини; C 1s врх на 284,6 eV приписује се CH и CC (видети слику 4д). У поређењу са чистим PP влакнима, PVA/PP тканина (слика 4е) показује високе перформансе 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. Поред тога, O 1s спектар PVA/PP тканине може се апроксимирати помоћу два врха на 532,3 eV и 533,2 eV41 (Сл. S4), ови C 1s врхови одговарају C–OH и H–C=O (хидроксилне групе PVA и алдехидна глукозна група), што је у складу са FTIR подацима. Ag/PVA/PP неткана тканина задржава O 1s спектар C-OH (532,3 eV) и HC=O (533,2 eV) (Слика S5), који се састоји од 65,81% (атомски проценат) C, 22,89% O и 11,31% Ag (Сл. S4). Посебно, врхови Ag 3d5/2 и Ag 3d3/2 на 368,2 eV и 374,2 eV (Сл. 4f) додатно доказују да су Ag NP допиране на површини PVA/PP42 нетканог материјала.
ТГА криве (Сл. 4б) чистог ПП, Ag/ПП тканине и Ag/PVA/PP тканине показују да пролазе кроз сличне процесе термичке разградње, а таложење Ag NP доводи до благог повећања температуре термичке разградње ПП влакана (са 480 °C (ПП влакна) на 495 °C), вероватно због формирања Ag баријере43. Истовремено, преостале количине чистих узорака PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 и Ag/PP-W50 након загревања на 800 °C биле су 1,32%, 16,26% и 13,86%. % респективно 9,88% и 2,12% (суфикс W50 овде се односи на 50 циклуса прања). Остатак чистог ПП приписује се нечистоћама, а остатак преосталих узорака Ag NP, а разлика у преосталој количини узорака напуњених сребром требало би да буде последица различитих количина сребрних наночестица напуњених на њих. Поред тога, након 50 прања Ag/PP тканине, преостали садржај сребра је смањен за 94,65%, а преостали садржај сребра у Ag/PVA/PP тканини је смањен за око 31,74%. Ово показује да PVA енкапсулирајући премаз може ефикасно побољшати адхезију AgNP на PP матрицу.
Да би се проценила удобност ношења, мерена је пропустљивост ваздуха и брзина преноса водене паре припремљене полипропиленске тканине. Генерално говорећи, пропустљивост ваздуха је повезана са термалном удобношћу корисника, посебно у топлим и влажним срединама44. Као што је приказано на слици 5а, пропустљивост ваздуха чистог ПП је 2050 мм/с, а након модификације ПВА смањује се на 856 мм/с. То је зато што ПВА филм формиран на површини ПП влакана и тканог дела помаже у смањењу размака између влакана. Након наношења Ag NPs, пропустљивост ваздуха ПП тканине се повећава због потрошње PVA премаза при наношењу Ag NPs. Поред тога, пропустљивост ваздуха Ag/PVA/PP тканина има тенденцију да се смањује како се концентрација сребрног амонијака повећава од 10 до 50 mmol. То може бити због чињенице да се дебљина сребрног наслага повећава са повећањем концентрације сребрног амонијака, што помаже у смањењу броја пора и вероватноће проласка водене паре кроз њих.
(а) Пропустљивост ваздуха Ag/PVA/PP тканина припремљених са различитим концентрацијама сребро-амонијака; (б) Пропустљивост водене паре Ag/PVA/PP тканина припремљених са различитим концентрацијама сребро-амонијака; (ц) Различити модификатори Затезна крива Ag Fabric/PVA/PP добијена при различитим концентрацијама; (д) Затезна крива Ag/PVA/PP тканине добијене при различитим концентрацијама сребро-амонијака (приказана је и Ag/PVA/PP тканина добијена при концентрацији сребро-амонијака од 30 mM) (Упоредите затезне криве PP тканина након 40 циклуса прања).
Брзина преноса водене паре је још један важан показатељ термичке удобности тканине45. Испоставља се да на пропустљивост влаге тканина углавном утичу прозрачност и површинска својства. То јест, пропустљивост ваздуха углавном зависи од броја пора; површинска својства утичу на пропустљивост влаге хидрофилних група путем адсорпције-дифузије-десорпције молекула воде. Као што је приказано на слици 5б, пропустљивост влаге чистог ПП влакна је 4810 г/(м2·24х). Након заптивања ПВА премазом, број рупа у ПП влакну се смањује, али се пропустљивост влаге ПВА/ПП тканине повећава на 5070 г/(м2·24х), пошто је њена пропустљивост влаге углавном одређена површинским својствима, а не порама. Након наношења AgNPs, пропустљивост влаге Ag/PVA/PP тканине је додатно повећана. Конкретно, максимална пропустљивост влаге Ag/PVA/PP тканине добијена при концентрацији сребрног амонијака од 30 mM је 10300 г/(м2·24х). Истовремено, различита пропустљивост влаге Ag/PVA/PP тканина добијених при различитим концентрацијама сребрно-амонијака може бити повезана са разликама у дебљини слоја сребрног таложења и броју његових пора.
Механичка својства тканина снажно утичу на њихов век трајања, посебно као рециклабилних материјала46. Слика 5ц приказује криву затезног напона Ag/PVA/PP тканине. Затезна чврстоћа чистог PP је само 2,23 MPa, док је затезна чврстоћа 1 тежинских% PVA/PP тканине значајно повећана на 4,56 MPa, што указује да енкапсулација PVA PP тканине помаже у значајном побољшању њених механичких својстава. Затезна чврстоћа и издужење при кидању PVA/PP тканине повећавају се са повећањем концентрације PVA модификатора, јер PVA филм може да прекине напон и ојача PP влакна. Међутим, када се концентрација модификатора повећа на 1,5 тежинских%, лепљиви PVA чини полипропиленску тканину крутом, што озбиљно утиче на удобност ношења.
У поређењу са чистим ПП и ПВА/ПП тканинама, затезна чврстоћа и издужење при кидању Ag/PVA/PP тканина су додатно побољшани јер Ag наночестице равномерно распоређене по површини ПП влакана могу да расподеле оптерећење47,48. Може се видети да је затезна чврстоћа Ag/PP влакана већа од чврстоће чистог ПП, достижући 3,36 MPa (Сл. 5д), што потврђује снажан и јачајући ефекат Ag NP. Конкретно, Ag/PVA/PP тканина произведена при концентрацији сребрно-амонијака од 30 mM (уместо 50 mM) показује максималну затезну чврстоћу и издужење при кидању, што је и даље последица равномерног таложења Ag NP, као и равномерног таложења. Агрегација сребрних NP под условима високе концентрације сребрно-амонијака. Поред тога, након 40 циклуса прања, затезна чврстоћа и издужење при прекиду Ag/PVA/PP тканине припремљене при концентрацији сребра и амонијака од 30 mM смањили су се за 32,7% и 26,8%, респективно (слика 5д), што може бити повезано са малим губитком сребрних наночестица наталожених након тога.
Слике 6а и б приказују фотографије дигиталног фотоапарата Ag/PVA/PP тканине и Ag/PP тканине након прања током 0, 10, 20, 30, 40 и 50 циклуса при концентрацији сребра и амонијака од 30 mM. Тамносива Ag/PVA/PP тканина и Ag/PP тканина постепено постају светлосива након прања; а промена боје прве током прања не делује тако озбиљно као код друге. Поред тога, у поређењу са Ag/PP тканином, садржај сребра у Ag/PVA/PP тканини се релативно споро смањивао након прања; након прања од 20 или више пута, прва је задржала већи садржај сребра од друге (Сл. 6ц). Ово указује да капсулирање PP влакана PVA премазом може значајно побољшати пријањање Ag NP на PP влакна. Слика 6д приказује SEM снимке Ag/PVA/PP тканине и Ag/PP тканине након прања током 10, 40 и 50 циклуса. Ag/PVA/PP тканине имају мањи губитак Ag NP током прања него Ag/PP тканине, поново зато што PVA енкапсулирајући премаз помаже у побољшању адхезије Ag NP на PP влакна.
(а) Фотографије Ag/PP тканине снимљене дигиталним фотоапаратом (снимљене при концентрацији сребро-амонијака од 30 mM) након прања током 0, 10, 20, 30, 40 и 50 циклуса (1-6); (б) Ag/PVA/PP фотографије тканина снимљене дигиталним фотоапаратом (снимљене при концентрацији сребро-амонијака од 30 mM) након прања током 0, 10, 20, 30, 40 и 50 циклуса (1-6); (ц) Промене садржаја сребра у две тканине током циклуса прања; (д) SEM снимци Ag/PVA/PP тканине (1-3) и Ag/PP тканине (4-6) након 10, 40 и 50 циклуса прања.
Слика 7 приказује антибактеријску активност и фотографије дигиталне камере Ag/PVA/PP тканина против E. coli након 10, 20, 30 и 40 циклуса прања. Након 10 и 20 прања, антибактеријске перформансе Ag/PVA/PP тканина остале су на 99,99% и 99,93%, што показује одличну антибактеријску активност. Антибактеријски ниво Ag/PVA/PP тканине се благо смањио након 30 и 40 прања, што је било због губитка AgNP након дуготрајног прања. Међутим, антибактеријска стопа Ag/PP тканине након 40 прања је само 80,16%. Очигледно је да је антибактеријски ефекат Ag/PP тканине након 40 циклуса прања много мањи него код Ag/PVA/PP тканине.
(а) Ниво антибактеријске активности против E. coli. (б) Ради поређења, приказане су и фотографије Ag/PVA/PP тканине снимљене дигиталним фотоапаратом након прања Ag/PP тканине при концентрацији сребро-амонијака од 30 mM током 10, 20, 30, 40 и 40 циклуса.
На слици 8 шематски је приказана израда Ag/PVA/PP тканине великих размера коришћењем двостепеног поступка, од ролне до ролне. То јест, раствор PVA/глукозе је натопљен у оквиру ролне одређени временски период, затим извађен, а затим импрегниран раствором сребрно-амонијака на исти начин да би се добила Ag/PVA/PP тканина. (Сл. 8а). Добијена Ag/PVA/PP тканина и даље задржава одличну антибактеријску активност чак и ако се остави 1 годину. За припрему Ag/PVA/PP тканина великих размера, добијени PP неткани материјали су импрегнирани у континуираном процесу ваљања, а затим су секвенцијално пропуштани кроз раствор PVA/глукозе и раствор сребрно-амонијака и обрађивани двема методама. Приложени видео снимци. Време импрегнације се контролише подешавањем брзине ваљка, а количина адсорбованог раствора се контролише подешавањем растојања између ваљака (Сл. 8б), чиме се добија циљана Ag/PVA/PP неткана тканина великих димензија (50 цм × 80 цм). и ваљак за сакупљање. Читав процес је једноставан и ефикасан, што погодује производњи великих размера.
Шематски дијаграм производње великих циљних производа (а) и шематски дијаграм процеса ваљања за производњу Ag/PVA/PP нетканих материјала (б).
Неткани материјали од ПВА/ПП који садрже сребро производе се једноставним in situ наношењем у течној фази у комбинацији са поступком „ролна-на-ролну“. У поређењу са ПП тканином и ПВА/ПП тканином, механичка својства припремљеног нетканог материјала од Аг/ПВА/ПП су значајно побољшана јер ПВА заптивни слој може значајно побољшати пријањање Аг НЧ на ПП влакна. Поред тога, количина ПВА и садржај сребрних НЧ у нетканом материјалу од Аг/ПВА/ПП могу се добро контролисати подешавањем концентрација раствора ПВА/глукозе и раствора сребро-амонијака. Конкретно, неткани материјал од Аг/ПВА/ПП припремљен коришћењем 30 mM раствора сребро-амонијака показао је најбоља механичка својства и задржао одличну антибактеријску активност против Е. коли чак и након 40 циклуса прања, показујући добар потенцијал против обраштања. ПП неткани материјал. У поређењу са другим подацима из литературе, тканине које смо добили коришћењем једноставнијих метода показале су бољу отпорност на прање. Поред тога, добијени неткани материјал од Аг/ПВА/ПП има идеалну пропустљивост влаге и удобност ношења, што може олакшати његову примену у индустријским применама.
Укључите све податке добијене или анализиране током ове студије (и њихове пратеће датотеке са информацијама).
Расел, СМ и др. Биосензори за борбу против цитокинске олује COVID-19: изазови који предстоје. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Заим С, Чонг ЏХ, Шанкаранарајанан В и Харки А. COVID-19 и мултиоргански одговори. current. question. heart. 45, 100618 (2020).
Жанг Р и др. Процене броја случајева коронавируса у 2019. години у Кини су прилагођене стадијуму и ендемским регионима. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Гао Ј. и др. Флексибилан, суперхидрофобан и високо проводљив неткани композитни материјал од полипропилена за заштиту од електромагнетних сметњи. Chemical. engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Раихан М. и др. Развој мултифункционалних полиакрилонитрил/сребро нанокомпозитних филмова: антибактеријска активност, каталитичка активност, проводљивост, УВ заштита и активни SERS сензори. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Давади С, Катувал С, Гупта А, Ламичане У и Парајули Н. Актуелна истраживања сребрних наночестица: синтеза, карактеризација и примене. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Денг Да, Чен Жи, Ху Јонг, Ма Ђиан, Тонг YDN Једноставан поступак за припрему проводљивог мастила на бази сребра и његово наношење на фреквентно селективне површине. Нанотехнологија 31, 105705–105705 (2019).
Хао, Ј. и др. Хиперразгранати полимери омогућавају употребу сребрних наночестица као стабилизатора за инкџет штампање флексибилних кола. Р. Шукер. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Келер П. и Кавасаки ХЈМЛ Проводне мреже лисних вена произведене самосклапањем сребрних наночестица за потенцијалне примене у флексибилним сензорима. Мет. Рајт. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Ли, Ј. и др. Силицијумске наносфере и низови декорисани наночестицама сребра као потенцијални супстрати за површински побољшано Раманово расејање. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Лиу, X. и др. Сензор Рамановог расејања са флексибилном површином (SERS) великих размера са високом стабилношћу и униформношћу сигнала. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Сандип, КГ и др. Хијерархијска хетероструктура фулеренских наноштапића украшених сребрним наночестицама (Ag-FNR) служи као ефикасан SERS супстрат независн од једне честице. физика. Хемикалија. Хемикалија. физика. 27, 18873–18878 (2018).
Емам, Х.Е. и Ахмед, Х.Б. Компаративна студија хомометалних и хетерометалних наноструктура на бази агара током деградације катализоване бојама. интернационалност. J. Biol. Велики молекули. 138, 450–461 (2019).
Емам, Х.Е., Михаил, М.М., Ел-Шербини, С., Нађ, КС. и Ахмед, Х.Б. Нанокатализа зависна од метала за смањење ароматичних загађивача. Среда. наука. загађивање. ресурс. интернационалност. 27, 6459–6475 (2020).
Ахмед ХБ и Емам ХЕ Троструке наноструктуре језгра-љуске (Ag-Au-Pd) узгајане из семена на собној температури за потенцијално пречишћавање воде. полимер. тест. 89, 106720 (2020).
Време објаве: 26. новембар 2023.