Asante kwa kutembelea Nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS. Kwa matokeo bora zaidi, tunapendekeza utumie toleo jipya zaidi la kivinjari chako (au kuzima hali ya uoanifu katika Internet Explorer). Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila mtindo au JavaScript.
Leo, vitambaa vya kazi na mali ya antibacterial ni maarufu zaidi. Hata hivyo, uzalishaji wa gharama nafuu wa vitambaa vya kazi na utendaji wa kudumu na thabiti bado ni changamoto. Pombe ya polyvinyl (PVA) ilitumiwa kurekebisha kitambaa kisicho na kusuka polipropen (PP), na kisha nanoparticles za fedha (AgNPs) ziliwekwa kwenye situ ili kutoa PP iliyopakiwa ya AgNPs (inayojulikana kama AgNPs). /PVA/PP) kitambaa. Ufungaji wa nyuzi za PP kwa kutumia mipako ya PVA husaidia kuboresha kwa kiasi kikubwa ushikamano wa Ag NPs zilizopakiwa kwenye nyuzi za PP, na Ag/PVA/PP nonwovens huonyesha sifa za kiufundi zilizoboreshwa kwa kiasi kikubwa na upinzani dhidi ya Escherichia coli (inayojulikana kama E. coli). Kwa ujumla, kitambaa kisicho na kusuka cha Ag/PVA/PP kinachozalishwa katika mkusanyiko wa amonia ya fedha ya 30mM kina sifa bora za kiufundi, na kiwango cha ulinzi wa antibacterial dhidi ya E. koli hufikia 99.99%. Kitambaa bado kinaendelea shughuli bora ya antibacterial baada ya safisha 40 na ina uwezo wa matumizi ya mara kwa mara. Kwa kuongezea, kitambaa kisicho na kusuka cha Ag/PVA/PP kina matarajio mapana ya matumizi katika tasnia kwa sababu ya upenyezaji wake mzuri wa hewa na upenyezaji wa unyevu. Zaidi ya hayo, pia tumeunda teknolojia ya roll-to-roll na kufanya uchunguzi wa awali ili kupima uwezekano wa njia hii.
Pamoja na kuongezeka kwa utandawazi wa kiuchumi, harakati kubwa za idadi ya watu zimeongeza sana uwezekano wa maambukizi ya virusi, ambayo inaelezea vyema kwa nini riwaya mpya ina uwezo mkubwa wa kuenea ulimwenguni kote na ni ngumu kuzuia1,2,3. Kwa maana hii, kuna haja ya haraka ya kutengeneza vifaa vipya vya antibacterial, kama vile polypropen (PP) nonwovens, kama nyenzo za kinga za matibabu. Kitambaa kisicho na kusuka cha polypropen kina faida za wiani mdogo, inertness ya kemikali na gharama ya chini4, lakini haina uwezo wa antibacterial, maisha mafupi ya huduma na ufanisi mdogo wa ulinzi. Kwa hivyo, ni muhimu sana kutoa mali ya antibacterial kwa nyenzo zisizo za kusuka za PP.
Kama wakala wa kale wa antibacterial, fedha imepitia hatua tano za maendeleo: ufumbuzi wa fedha wa colloidal, sulfadiazine ya fedha, chumvi ya fedha, fedha ya protini na nanosilver. Nanoparticles za fedha zinazidi kutumika katika nyanja kama vile dawa5,6, conductivity7,8,9, utawanyiko wa Raman ulioimarishwa10,11,12, uharibifu wa kichocheo wa rangi13,14,15,16 n.k. Hasa, nanoparticles za fedha (AgNPs) zina faida zaidi ya mawakala wa quaternary na amonia ya chumvi ya madini na san. kwa upinzani wao unaohitajika wa bakteria, uthabiti, gharama ya chini na kukubalika kwa mazingira17,18,19. Kwa kuongeza, nanoparticles za fedha zilizo na eneo kubwa la uso maalum na shughuli za juu za antibacterial zinaweza kushikamana na vitambaa vya pamba20, vitambaa vya pamba21,22, vitambaa vya polyester na vitambaa vingine ili kufikia kutolewa kwa udhibiti, endelevu wa chembe za fedha za antibacterial23,24. Hii ina maana kwamba kwa kuingiza AgNPs, inawezekana kuunda vitambaa vya PP na shughuli za antibacterial. Walakini, nonwovens za PP hazina vikundi vya utendaji na zina polarity ya chini, ambayo haifai kwa ujumuishaji wa AgNP. Ili kuondokana na upungufu huu, watafiti wengine wamejaribu kuweka nanoparticles za Ag kwenye uso wa vitambaa vya PP kwa kutumia mbinu mbalimbali za kurekebisha ikiwa ni pamoja na kunyunyizia plasma26,27, kupandikizwa kwa mionzi28,29,30,31 na mipako ya uso32. Kwa mfano, Goli et al. [33] ilianzisha upako wa protini kwenye uso wa kitambaa kisichosokotwa cha PP, asidi ya amino kwenye pembezoni mwa safu ya protini inaweza kutumika kama sehemu za kuunganisha AgNPs, na hivyo kufikia sifa nzuri za antibacterial. shughuli. Li na wafanyakazi wenza 34 waligundua kuwa N-isopropylacrylamide na N-(3-aminopropyl)methacrylamide hidrokloridi iliyopandikizwa na mionzi ya ultraviolet (UV) ilionyesha shughuli kali ya antimicrobial, ingawa mchakato wa uwekaji wa UV ni mgumu na unaweza kuharibu sifa za mitambo. nyuzi. . Oliani et al walitayarisha filamu za jeli za Ag NPs-PP zenye shughuli bora ya antibacterial kwa kunyunyiza PP safi na mwaliko wa gamma; hata hivyo, mbinu yao pia ilikuwa tata. Kwa hivyo, inabakia kuwa changamoto kwa ufanisi na kwa urahisi kuzalisha polypropen nonwovens recyclable na shughuli taka antimicrobial.
Katika utafiti huu, pombe ya polyvinyl, nyenzo ya kirafiki ya mazingira na ya gharama nafuu yenye uwezo mzuri wa kutengeneza filamu, hidrophilicity ya juu, na utulivu bora wa kimwili na kemikali, hutumiwa kurekebisha vitambaa vya polypropen. Glucose hutumika kama kikali36. Kuongezeka kwa nishati ya uso wa PP iliyobadilishwa inakuza uwekaji wa kuchagua wa AgNP. Ikilinganishwa na kitambaa safi cha PP, kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichotayarishwa kilionyesha urejeleaji mzuri, shughuli bora ya antibacterial dhidi ya E. koli, sifa nzuri za mitambo hata baada ya mizunguko 40 ya kuosha, na uwezo mkubwa wa kupumua, jinsia na upenyezaji wa unyevu.
Kitambaa cha PP kisicho na kusuka chenye uzito mahususi wa 25 g/m2 na unene wa mm 0.18 kilitolewa na Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, China) na kukatwa kwenye karatasi zenye ukubwa wa 5×5 cm2. Silver nitrate (99.8%; AR) ilinunuliwa kutoka Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, China). Glucose ilinunuliwa kutoka Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, China). Pombe ya polyvinyl (kitendanishi cha daraja la viwanda) ilinunuliwa kutoka Kiwanda cha Kemikali cha Tianjin Sitong (Tianjin, Uchina). Maji yaliyotengwa yalitumiwa kama kutengenezea au suuza na yalitayarishwa katika maabara yetu. Agar na mchuzi wa virutubisho vilinunuliwa kutoka Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, China). Aina ya E. koli (ATCC 25922) ilinunuliwa kutoka Kampuni ya Zhangzhou Bochuang (Zhangzhou, Uchina).
Tishu ya PP iliyosababishwa ilioshwa na ultrasound katika ethanol kwa dakika 15. PVA iliyosababishwa iliongezwa kwa maji na joto saa 95 ° C kwa saa 2 ili kupata suluhisho la maji. Kisha glucose ilifutwa katika 10 ml ya ufumbuzi wa PVA na sehemu ya molekuli ya 0.1%, 0.5%, 1.0% na 1.5%. Kitambaa kilichosafishwa cha polypropen nonwoven kilitumbukizwa kwenye myeyusho wa PVA/glucose na kupashwa joto kwa 60°C kwa saa 1. Baada ya kupokanzwa kukamilika, kitambaa kisichotiwa mimba kilichotiwa mimba na PP huondolewa kwenye myeyusho wa PVA/glucose na kukaushwa kwa 60°C kwa h 0.5 ili kuunda filamu ya PVA kwenye uso wa wavuti, na hivyo kupata mchanganyiko wa PVA/PP. nguo.
Nitrati ya fedha huyeyushwa katika 10 ml ya maji na kuchochea mara kwa mara kwenye joto la kawaida na amonia huongezwa kwa njia ya kushuka hadi ufumbuzi ubadilike kutoka kwa uwazi hadi kahawia na uwazi tena ili kupata suluhisho la amonia ya fedha (5-90 mM). Weka kitambaa kisichosokotwa cha PVA/PP katika mmumunyo wa amonia ya fedha na uipashe moto kwa 60°C kwa saa 1 ili kuunda Ag nanoparticles katika situ juu ya uso wa kitambaa, kisha suuza kwa maji mara tatu na ukauke kwa 60°C. C kwa h 0.5 ili kupata kitambaa cha mchanganyiko cha Ag/PVA/PP.
Baada ya majaribio ya awali, tulijenga vifaa vya roll-to-roll katika maabara kwa ajili ya uzalishaji mkubwa wa vitambaa vya mchanganyiko. Roli zimeundwa na PTFE ili kuzuia athari mbaya na uchafuzi. Wakati wa mchakato huu, muda wa uwekaji mimba na kiasi cha ufumbuzi wa adsorbed unaweza kudhibitiwa kwa kurekebisha kasi ya rollers na umbali kati ya rollers ili kupata kitambaa kinachohitajika cha Ag/PVA/PP.
Mofolojia ya uso wa tishu ilichunguzwa kwa kutumia hadubini ya elektroni ya VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Japan) kwa volti ya 5 kV inayoongeza kasi. Muundo wa kioo wa nanoparticles za fedha ulichambuliwa na diffraction ya X-ray (XRD; Bruker, D8 Advanced, Ujerumani; Cu Kα mionzi, λ = 0.15418 nm; voltage: 40 kV, sasa: 40 mA) katika safu ya 10-80 °. 2θ. Sekta ya kipenyo cha infrared ya Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) ilitumiwa kuchanganua sifa za kemikali za kitambaa cha polypropen kilichobadilishwa uso. Maudhui ya kirekebishaji cha PVA ya vitambaa vya mchanganyiko wa Ag/PVA/PP yalipimwa kwa uchanganuzi wa thermogravimetric (TGA; Mettler Toledo, Uswisi) chini ya mkondo wa nitrojeni. Vielelezo vya plasma vilivyounganishwa kwa kufata (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) vilitumiwa kubainisha maudhui ya fedha ya vitambaa vya Ag/PVA/PP.
Kiwango cha upenyezaji wa hewa na upitishaji wa mvuke wa maji cha kitambaa cha mchanganyiko wa Ag/PVA/PP (vielelezo: 78×50cm2) vilipimwa na wakala wa mashirika mengine wa kupima (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) kwa mujibu wa GB/T. 5453-1997 na GB/T 12704.2-2009. Kwa kila sampuli, pointi kumi tofauti huchaguliwa kwa ajili ya majaribio, na data iliyotolewa na wakala ni wastani wa pointi kumi.
Shughuli ya antibacterial ya kitambaa cha mchanganyiko wa Ag/PVA/PP ilipimwa kwa mujibu wa viwango vya Kichina GB/T 20944.1-2007 na GB/T 20944.3- kwa kutumia njia ya uenezaji wa sahani ya agar (uchambuzi wa ubora) na mbinu ya kutikisa chupa (uchambuzi wa kiasi). . kwa mtiririko huo mwaka wa 2008. Shughuli ya antibacterial ya kitambaa cha mchanganyiko wa Ag/PVA/PP dhidi ya Escherichia coli iliamuliwa kwa nyakati tofauti za kuosha. Kwa njia ya uenezaji wa sahani ya agar, kitambaa cha mchanganyiko wa Ag/PVA/PP cha mtihani hupigwa kwenye diski (kipenyo: 8 mm) kwa kutumia punch na kushikamana na sahani ya agar Petri iliyochanjwa na Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) na kisha kuangaziwa kwa 37°C na unyevu wa 56% kwa takriban saa 24. Eneo la kizuizi lilichambuliwa kwa wima kutoka katikati ya diski hadi mzunguko wa ndani wa makoloni ya jirani. Kwa kutumia njia ya chupa ya kutikisa, sahani bapa ya 2 × 2 cm2 ilitayarishwa kutoka kwa kitambaa cha mchanganyiko cha Ag/PVA/PP kilichojaribiwa na kuwekwa kiotomatiki katika mazingira ya mchuzi kwa 121°C na 0.1 MPa kwa dakika 30. Baada ya kuweka kiotomatiki, sampuli ilitumbukizwa kwenye chupa ya mililita 5 ya Erlenmeyer iliyo na mililita 70 za myeyusho wa mchuzi wa mchuzi (mkusanyiko wa kusimamishwa 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) na kisha kuingizwa kwenye joto la oscillating la 150 ° C. rpm na 25 ° C kwa masaa 18. Baada ya kutetemeka, kukusanya kiasi fulani cha kusimamishwa kwa bakteria na kuipunguza mara kumi. Kusanya kiasi kinachohitajika cha kusimamishwa kwa bakteria iliyopunguzwa, kueneza kwenye kati ya agar na utamaduni kwa 37 ° C na unyevu wa 56% kwa saa 24. Fomula ya kuhesabu ufanisi wa antibacterial ni: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), ambapo C na A ni idadi ya makoloni baada ya saa 24, mtawalia. Imekuzwa katika kikundi cha udhibiti na tishu za mchanganyiko wa Ag/PVA/PP.
Uimara wa vitambaa vya mchanganyiko wa Ag/PVA/PP ulitathminiwa kwa kuoshwa kulingana na ISO 105-C10:2006.1A. Wakati wa kuosha, fanya mtihani wa kitambaa cha mchanganyiko wa Ag/PVA/PP (30x40mm2) katika suluhisho la maji yenye sabuni ya kibiashara (5.0g/L) na uioshe kwa 40±2 rpm na 40±5 rpm / min. kasi ya juu. °C mizunguko 10, 20, 30, 40 na 50. Baada ya kuosha, kitambaa huwashwa mara tatu na maji na kukaushwa kwa joto la 50-60 ° C kwa dakika 30. Mabadiliko ya maudhui ya fedha baada ya kuosha yalipimwa ili kuamua kiwango cha shughuli za antibacterial.
Mchoro wa 1 unaonyesha mchoro wa mpangilio wa utengenezaji wa kitambaa cha mchanganyiko cha Ag/PVA/PP. Hiyo ni, nyenzo zisizo za PP zimeingizwa kwenye suluhisho la mchanganyiko wa PVA na glucose. Nyenzo isiyo ya kusuka iliyotiwa mimba ya PP hukaushwa ili kurekebisha kirekebishaji na wakala wa kupunguza ili kuunda safu ya kuziba. Kitambaa kilichokaushwa cha polypropen nonwoven kinatumbukizwa kwenye suluhisho la amonia ya fedha ili kuweka nanoparticles za fedha kwenye situ. Mkusanyiko wa kirekebishaji, uwiano wa molar ya glukosi kwa amonia ya fedha, mkusanyiko wa amonia ya fedha na halijoto ya mmenyuko huathiri kunyesha kwa Ag NPs. ni mambo muhimu. Mchoro 2a unaonyesha utegemezi wa pembe ya mguso wa maji ya kitambaa cha Ag/PVA/PP kwenye ukolezi wa kirekebishaji. Wakati mkusanyiko wa kurekebisha unapoongezeka kutoka 0.5 wt.% hadi 1.0 wt.%, angle ya kuwasiliana ya kitambaa cha Ag/PVA/PP hupungua kwa kiasi kikubwa; wakati ukolezi wa kurekebisha unapoongezeka kutoka 1.0 wt.% hadi 2.0 wt.%, kwa kweli haibadilika. Mchoro wa 2 b unaonyesha picha za SEM za nyuzi safi za PP na vitambaa vya Ag/PVA/PP vilivyotayarishwa kwa mkusanyiko wa amonia ya fedha wa 50 mm na uwiano tofauti wa molar wa glukosi na amonia ya fedha (1:1, 3:1, 5:1, na 9:1). . picha. ) Fiber ya PP inayotokana ni laini. Baada ya kuingizwa na filamu ya PVA, baadhi ya nyuzi huunganishwa pamoja; Kwa sababu ya utuaji wa nanoparticles za fedha, nyuzi huwa mbaya. Kadiri uwiano wa molar wa wakala wa kupunguza na glukosi unavyoongezeka, safu iliyowekwa ya Ag NPs huongezeka polepole, na uwiano wa molar unapoongezeka hadi 5: 1 na 9: 1, Ag NPs huwa na kuunda aggregates. Picha nyingi na hadubini za nyuzinyuzi za PP huwa sawa zaidi, hasa wakati uwiano wa molar wa wakala wa kupunguza kwa glukosi ni 5:1. Picha za dijiti za sampuli zinazolingana zilizopatikana kwa amonia ya fedha ya 50 mM zinaonyeshwa kwenye Mchoro S1.
Mabadiliko katika pembe ya mawasiliano ya maji ya kitambaa cha Ag/PVA/PP katika viwango tofauti vya PVA (a), picha za SEM za kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichopatikana katika mkusanyiko wa amonia ya fedha ya 50 mM na uwiano mbalimbali wa molar wa glucose na amonia ya fedha [(b))) ; (1) nyuzinyuzi za PP, (2) nyuzinyuzi za PVA/PP, (3) uwiano wa molar 1:1, (4) uwiano wa molar 3:1, (5) uwiano wa molar 5:1, (6) uwiano wa molar 9: 1], muundo wa mgawanyiko wa X-ray (c) na picha ya SEM (d) ya kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichopatikana katika viwango vya fedha (0M) amonia 1, 2M: amonia ya fedha (1M) 2M (3) 30 mm, (4) 50 mm , (5) 90 mm na (6) Ag/PP-30 mM. Joto la mmenyuko ni 60 ° C.
Katika Mchoro 2c unaonyesha muundo wa mgawanyiko wa X-ray wa kitambaa cha Ag/PVA/PP kinachotokana. Mbali na kilele cha diffraction cha PP fiber 37, vilele vinne vya diffraction katika 2θ = ~ ~ 37.8 °, 44.2 °, 64.1 ° na 77.3 ° vinahusiana na (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), ndege ya kioo (3 cubic 1 ya chembe ya fedha ya senti 1). Kadiri mkusanyiko wa amonia ya fedha unavyoongezeka kutoka 5 hadi 90 mM, mifumo ya XRD ya Ag inakuwa kali zaidi, sambamba na ongezeko linalofuata la fuwele. Kulingana na fomula ya Scherrer, saizi za nafaka za Ag nanoparticles zilizotayarishwa na amonia ya fedha ya 10 mm, 30 mm na 50 mm zilihesabiwa kuwa 21.3 nm, 23.3 nm na 26.5 nm mtawalia. Hii ni kwa sababu ukolezi wa amonia ya fedha ndio nguvu inayoendesha nyuma ya mmenyuko wa kupunguza kuunda fedha ya metali. Kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa amonia ya fedha, kiwango cha nucleation na ukuaji wa Ag NPs huongezeka. Kielelezo cha 2d kinaonyesha picha za SEM za vitambaa vya Ag/PVA/PP vilivyopatikana katika viwango tofauti vya Ag amonia. Katika mkusanyiko wa amonia ya fedha ya mM 30, safu iliyowekwa ya Ag NPs ni kiasi cha homogeneous. Hata hivyo, wakati mkusanyiko wa amonia ya fedha ni wa juu sana, usawaziko wa safu ya utuaji ya Ag NP huelekea kupungua, ambayo inaweza kuwa kutokana na mkusanyiko mkubwa katika safu ya utuaji ya Ag NP. Kwa kuongeza, nanoparticles za fedha juu ya uso zina maumbo mawili: spherical na scaly. Ukubwa wa chembe ya spherical ni takriban 20-80 nm, na ukubwa wa kando ya lamela ni takriban 100-300 nm (Mchoro S2). Safu ya utuaji ya Ag nanoparticles kwenye uso wa kitambaa cha PP ambacho hakijabadilishwa haijasawazishwa. Kwa kuongeza, kuongeza halijoto kunakuza upunguzaji wa Ag NPs (Mtini. S3), lakini halijoto ya juu sana ya athari haiendelezi unyeshaji wa Ag NPs.
Kielelezo 3a kinaonyesha kwa mpangilio uhusiano kati ya ukolezi wa amonia ya fedha, kiasi cha fedha kilichowekwa, na shughuli ya antibacterial ya kitambaa kilichoandaliwa cha Ag/PVA/PP. Mchoro 3b unaonyesha mifumo ya antibacterial ya sampuli katika viwango tofauti vya amonia ya fedha, ambayo inaweza kuonyesha moja kwa moja hali ya antibacterial ya sampuli. Wakati mkusanyiko wa amonia ya fedha ulipoongezeka kutoka 5 mm hadi 90 mm, kiasi cha mvua ya fedha kiliongezeka kutoka 13.67 g/kg hadi 481.81 g/kg. Kwa kuongeza, kiasi cha utuaji wa fedha kinapoongezeka, shughuli ya antibacterial dhidi ya E. koli huongezeka kwanza na kisha kubaki katika kiwango cha juu. Hasa, wakati mkusanyiko wa amonia ya fedha ni 30 mM, kiasi cha fedha kilichowekwa katika kitambaa cha Ag/PVA/PP ni 67.62 g/kg, na kiwango cha antibacterial ni 99.99%. na uchague sampuli hii kama mwakilishi wa sifa za kimuundo zinazofuata.
(a) Uhusiano kati ya kiwango cha shughuli za antibacterial na kiasi cha safu ya Ag inayotumiwa na mkusanyiko wa amonia ya fedha; (b) Picha za sahani za utamaduni wa bakteria zilizopigwa kwa kamera ya kidijitali zinazoonyesha sampuli tupu na sampuli zilizotayarishwa kwa kutumia 5 mM, 10 mm, 30 mm, 50 mm na 90 mm amonia ya fedha. Shughuli ya antibacterial ya kitambaa cha Ag/PVA/PP dhidi ya Escherichia coli
Kielelezo cha 4a kinaonyesha mwonekano wa FTIR/ATR wa PP, PVA/PP, Ag/PP na Ag/PVA/PP. Kanda za kunyonya za nyuzi safi za PP katika 2950 cm-1 na 2916 cm-1 zinatokana na mtetemo wa kunyoosha asymmetric wa vikundi vya -CH3 na -CH2-, na kwa 2867 cm-1 na 2837 cm-1 zinatokana na mtetemo wa kunyoosha ulinganifu wa -CH3 na -CH2. –CH3 na –CH2–. Mikanda ya kunyonya katika 1375 cm–1 na 1456 cm–1 inahusishwa na mitetemo ya mabadiliko ya asymmetric na linganifu ya -CH338.39. Wigo wa FTIR wa nyuzi za Ag/PP ni sawa na ule wa nyuzi za PP. Mbali na mkanda wa kunyonya wa PP, kilele kipya cha unyonyaji cha 3360 cm-1 cha vitambaa vya PVA/PP na Ag/PVA/PP kinahusishwa na kunyoosha kwa kifungo cha hidrojeni cha kikundi cha -OH. Hii inaonyesha kwamba PVA inatumiwa kwa mafanikio kwenye uso wa fiber polypropen. Kwa kuongeza, kilele cha kunyonya hidroksili cha kitambaa cha Ag/PVA/PP ni dhaifu kidogo kuliko kile cha kitambaa cha PVA/PP, ambacho kinaweza kuwa kutokana na uratibu wa baadhi ya vikundi vya hidroksili vyenye fedha.
Wigo wa FT-IR (a), mkunjo wa TGA (b) na wigo wa kipimo cha XPS (c) wa PP safi, kitambaa cha PVA/PP na kitambaa cha Ag/PVA/PP, na wigo wa C 1 wa PP safi (d), kitambaa cha PVA/PP PP (e) na kilele cha Ag 3d (f) cha kitambaa cha Ag/PVA/PP.
Katika Mchoro 4c unaonyesha mwonekano wa XPS wa vitambaa vya PP, PVA/PP na Ag/PVA/PP. Ishara dhaifu ya O 1s ya fiber safi ya polypropen inaweza kuhusishwa na kipengele cha oksijeni kilichowekwa kwenye uso; kilele cha C 1 katika 284.6 eV kinahusishwa na CH na CC (ona Mchoro 4d). Ikilinganishwa na nyuzi safi za PP, kitambaa cha PVA/PP (Kielelezo 4e) kinaonyesha utendaji wa juu katika 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) na 288–C eO (288.5). Kwa kuongeza, wigo wa O 1s wa kitambaa cha PVA/PP kinaweza kukadiriwa na vilele viwili vya 532.3 eV na 533.2 eV41 (Mchoro S4), vilele hivi vya C 1 vinahusiana na C-OH na H-C=O (vikundi vya hidroksili vya PVA na kikundi cha aldehyde glucose), ambacho kinalingana na data ya FTIR. Kitambaa kisicho na kusuka cha Ag/PVA/PP huhifadhi wigo wa O 1s wa C-OH (532.3 eV) na HC=O (533.2 eV) (Mchoro S5), unaojumuisha 65.81% (asilimia ya atomiki) C, 22. 89. % O na 11.31% Sg. Hasa, kilele cha Ag 3d5/2 na Ag 3d3/2 katika 368.2 eV na 374.2 eV (Kielelezo 4f) kinathibitisha zaidi kwamba Ag NPs ni doped juu ya uso wa PVA / PP42 kitambaa nonwoven.
Mikunjo ya TGA (Mchoro 4b) wa PP safi, kitambaa cha Ag/PP, na kitambaa cha Ag/PVA/PP kinaonyesha kwamba hupitia michakato sawa ya mtengano wa joto, na uwekaji wa Ag NP husababisha ongezeko kidogo la joto la uharibifu wa joto la PP. nyuzi nyuzinyuzi za PVA/PP (kutoka 480 °C (nyuzi PP) hadi 495 °C), ikiwezekana kutokana na kuundwa kwa kizuizi cha Ag43. Wakati huo huo, kiasi cha mabaki ya sampuli safi za PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 na Ag/PP-W50 baada ya kupokanzwa kwa 800 ° C zilikuwa 1.32%, 16.26% na 13. 86%. % mtawalia 9.88% na 2.12% (kiambishi tamati W50 hapa kinarejelea mizunguko 50 ya safisha). Salio la PP safi inahusishwa na uchafu, na salio la sampuli zilizobaki kwa Ag NPs, na tofauti katika kiasi cha mabaki ya sampuli zilizopakiwa na fedha inapaswa kuwa kutokana na kiasi tofauti cha nanoparticles za fedha zilizopakiwa juu yao. Aidha, baada ya kuosha kitambaa cha Ag/PP mara 50, maudhui ya fedha ya mabaki yalipungua kwa 94.65%, na maudhui ya mabaki ya fedha ya kitambaa cha Ag/PVA/PP yalipunguzwa kwa takriban 31.74%. Hii inaonyesha kuwa mipako ya PVA inayofunika inaweza kuboresha kwa ufanisi ushikamano wa AgNP kwenye tumbo la PP.
Ili kutathmini faraja ya kuvaa, upenyezaji wa hewa na kiwango cha maambukizi ya mvuke wa maji ya kitambaa cha polypropen kilichoandaliwa kilipimwa. Kwa ujumla, uwezo wa kupumua unahusiana na faraja ya joto ya mtumiaji, hasa katika mazingira ya joto na unyevunyevu44. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5a, upenyezaji wa hewa wa PP safi ni 2050 mm / s, na baada ya marekebisho ya PVA hupungua hadi 856 mm / s. Hii ni kwa sababu filamu ya PVA inayoundwa kwenye uso wa nyuzi za PP na sehemu iliyosokotwa husaidia kupunguza mapengo kati ya nyuzi. Baada ya kutumia Ag NPs, upenyezaji wa hewa wa kitambaa cha PP huongezeka kutokana na matumizi ya mipako ya PVA wakati wa kutumia Ag NPs. Kwa kuongezea, uwezo wa kupumua wa vitambaa vya Ag/PVA/PP huelekea kupungua kwani mkusanyiko wa amonia ya fedha huongezeka kutoka 10 hadi 50 mmol. Hii inaweza kuwa kutokana na ukweli kwamba unene wa amana ya fedha huongezeka kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa amonia ya fedha, ambayo husaidia kupunguza idadi ya pores na uwezekano wa mvuke wa maji kupita kwao.
(a) Upenyezaji wa hewa wa vitambaa vya Ag/PVA/PP vilivyotayarishwa kwa viwango tofauti vya amonia ya fedha; (b) Usambazaji wa mvuke wa maji wa vitambaa vya Ag/PVA/PP vilivyotayarishwa kwa viwango tofauti vya amonia ya fedha; (c) Virekebishaji mbalimbali Mviringo wa Tensile wa Ag Fabric/PVA/PP uliopatikana kwa viwango tofauti; (d) Mviringo wa mvutano wa kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichopatikana kwa viwango tofauti vya amonia ya fedha (kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichopatikana kwa mkusanyiko wa amonia ya 30 mm ya fedha pia kinaonyeshwa) (Linganisha mikunjo ya mvutano ya vitambaa vya PP baada ya mizunguko 40 ya kuosha).
Kiwango cha maambukizi ya mvuke wa maji ni kiashiria kingine muhimu cha faraja ya joto ya kitambaa45. Inatokea kwamba upenyezaji wa unyevu wa vitambaa huathiriwa hasa na uwezo wa kupumua na mali ya uso. Hiyo ni, upenyezaji wa hewa inategemea hasa idadi ya pores; sifa za uso huathiri upenyezaji wa unyevu wa vikundi vya haidrofili kupitia adsorption-diffusion-desorption ya molekuli za maji. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5b, upenyezaji wa unyevu wa nyuzi PP safi ni 4810 g/(m2 · 24h). Baada ya kufungwa kwa mipako ya PVA, idadi ya mashimo katika fiber PP hupungua, lakini upenyezaji wa unyevu wa kitambaa cha PVA / PP huongezeka hadi 5070 g / (m2 · 24 h), kwani upenyezaji wake wa unyevu umewekwa hasa na mali ya uso. sio pores. Baada ya kuwekwa kwa AgNPs, upenyezaji wa unyevu wa kitambaa cha Ag/PVA/PP uliongezeka zaidi. Hasa, upenyezaji wa unyevu wa juu wa kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichopatikana katika mkusanyiko wa amonia ya fedha ya 30 mM ni 10300 g/(m2 · 24h). Wakati huo huo, upenyezaji tofauti wa unyevu wa vitambaa vya Ag/PVA/PP vilivyopatikana kwa viwango tofauti vya amonia ya fedha vinaweza kuhusishwa na tofauti katika unene wa safu ya utuaji wa fedha na idadi ya pores zake.
Sifa za mitambo za vitambaa huathiri sana maisha yao ya huduma, hasa kama nyenzo zinazoweza kutumika tena46. Mchoro wa 5c unaonyesha mpito wa mkazo wa mkazo wa kitambaa cha Ag/PVA/PP. Nguvu ya nguvu ya PP safi ni 2.23 MPa tu, wakati nguvu ya mvutano wa 1 wt% ya kitambaa cha PVA / PP imeongezeka kwa kiasi kikubwa hadi 4.56 MPa, ikionyesha kuwa encapsulation ya kitambaa cha PVA PP husaidia kuboresha kwa kiasi kikubwa mali zake za mitambo. mali. Nguvu ya mkazo na urefu wakati kitambaa cha PVA/PP kinapovunjika huongezeka kwa kuongezeka kwa ukolezi wa kirekebishaji cha PVA kwa sababu filamu ya PVA inaweza kuvunja mkazo na kuimarisha nyuzinyuzi za PP. Hata hivyo, wakati ukolezi wa kirekebishaji unapoongezeka hadi 1.5 wt.%, PVA inayonata hufanya kitambaa cha polypropen kuwa ngumu, ambayo huathiri pakubwa faraja ya kuvaa.
Ikilinganishwa na vitambaa safi vya PP na PVA/PP, nguvu ya kustahimili na kurefusha wakati wa kuvunjika kwa vitambaa vya Ag/PVA/PP vinaboreshwa zaidi kwa sababu Ag nanoparticles zinazosambazwa kwa usawa kwenye uso wa nyuzi za PP zinaweza kusambaza mzigo47,48. Inaweza kuonekana kuwa nguvu ya mvutano wa nyuzi za Ag / PP ni kubwa zaidi kuliko ile ya PP safi, kufikia 3.36 MPa (Mchoro 5d), ambayo inathibitisha athari kali na ya kuimarisha ya Ag NPs. Hasa, kitambaa cha Ag/PVA/PP kinachozalishwa katika mkusanyiko wa fedha wa amonia wa 30 mM (badala ya 50 mM) kinaonyesha nguvu ya juu ya mkazo na urefu wakati wa mapumziko, ambayo bado ni kutokana na uwekaji sare wa Ag NPs pamoja na uwekaji sare. Mkusanyiko wa NPs za fedha chini ya hali ya mkusanyiko mkubwa wa amonia ya fedha. Kwa kuongeza, baada ya mizunguko 40 ya kuosha, nguvu ya mvutano na urefu wakati wa mapumziko ya kitambaa cha Ag/PVA/PP kilichoandaliwa kwa mkusanyiko wa amonia ya fedha 30 mM ilipungua kwa 32.7% na 26.8%, kwa mtiririko huo (Mchoro 5d), ambayo inaweza kuhusishwa na hasara ndogo ya nanoparticles za fedha zilizowekwa baada ya hili.
Kielelezo 6a na b zinaonyesha picha za kamera ya dijiti za kitambaa cha Ag/PVA/PP na kitambaa cha Ag/PP baada ya kuosha kwa mizunguko 0, 10, 20, 30, 40, na 50 katika mkusanyiko wa amonia ya fedha ya 30 mm. Kitambaa cha kijivu giza Ag/PVA/PP na kitambaa cha Ag/PP hatua kwa hatua huwa kijivu nyepesi baada ya kuosha; na mabadiliko ya rangi ya kwanza wakati wa kuosha haionekani kuwa mbaya kama ile ya pili. Kwa kuongeza, ikilinganishwa na kitambaa cha Ag/PP, maudhui ya fedha ya kitambaa cha Ag/PVA/PP yalipungua polepole baada ya kuosha; baada ya kuosha mara 20 au zaidi, wa kwanza alihifadhi maudhui ya juu ya fedha kuliko ya mwisho (Mchoro 6c). Hii inaonyesha kwamba nyuzi za PP zinazojumuisha na mipako ya PVA zinaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa kushikamana kwa Ag NPs kwa nyuzi za PP. Mchoro wa 6d unaonyesha picha za SEM za kitambaa cha Ag/PVA/PP na kitambaa cha Ag/PP baada ya kuosha kwa mizunguko 10, 40 na 50. Vitambaa vya Ag/PVA/PP hupoteza upotevu mdogo wa Ag NPs wakati wa kuosha kuliko vitambaa vya Ag/PP, tena kwa sababu mipako ya PVA inayofunika husaidia kuboresha ushikamano wa Ag NPs kwenye nyuzi za PP.
(a) Picha za kitambaa cha Ag/PP zilizochukuliwa na kamera ya dijiti (zilizochukuliwa kwa ukolezi wa amonia ya fedha 30 mM) baada ya kuosha kwa mizunguko 0, 10, 20, 30, 40 na 50 (1-6); (b) Ag/PVA/PP Picha za vitambaa zilizochukuliwa na kamera ya dijiti (zilizochukuliwa kwa mkusanyiko wa amonia ya fedha 30 mM) baada ya kuosha kwa mizunguko 0, 10, 20, 30, 40 na 50 (1-6); (c) Mabadiliko ya maudhui ya fedha ya vitambaa viwili katika mizunguko ya kuosha; (d) Picha za SEM za kitambaa cha Ag/PVA/PP (1-3) na kitambaa cha Ag/PP (4-6) baada ya mizunguko 10, 40 na 50 ya kuosha.
Mchoro wa 7 unaonyesha shughuli za antibacterial na picha za kamera ya dijiti za vitambaa vya Ag/PVA/PP dhidi ya E. koli baada ya mizunguko 10, 20, 30 na 40 ya kunawa. Baada ya kuosha 10 na 20, utendaji wa antibacterial wa vitambaa vya Ag/PVA/PP ulibaki 99.99% na 99.93%, kuonyesha shughuli bora ya antibacterial. Kiwango cha antibacterial cha kitambaa cha Ag/PVA/PP kilipungua kidogo baada ya mara 30 na 40 ya kuosha, ambayo ilitokana na kupoteza kwa AgNP baada ya kuosha kwa muda mrefu. Hata hivyo, kiwango cha antibacterial cha kitambaa cha Ag/PP baada ya kuosha 40 ni 80.16% tu. Ni dhahiri kwamba athari ya antibacterial ya kitambaa cha Ag/PP baada ya mizunguko 40 ya kuosha ni kidogo sana kuliko ile ya kitambaa cha Ag/PVA/PP.
(a) Kiwango cha shughuli ya antibacterial dhidi ya E. koli. (b) Kwa kulinganisha, picha za kitambaa cha Ag/PVA/PP zilizopigwa kwa kamera ya dijiti baada ya kuosha kitambaa cha Ag/PP katika ukolezi wa amonia ya fedha ya 30 mm kwa mizunguko 10, 20, 30, 40 na 40 pia huonyeshwa.
Katika Kielelezo cha 8 kinaonyesha kwa mpangilio uundaji wa kitambaa kikubwa cha Ag/PVA/PP kwa kutumia njia ya hatua mbili ya kusongesha. Hiyo ni, suluhisho la PVA / glucose liliingizwa kwenye sura ya roll kwa muda fulani, kisha ikatolewa, na kisha kuingizwa na ufumbuzi wa amonia ya fedha kwa njia sawa ili kupata kitambaa cha Ag/PVA/PP. (Mchoro 8a). Kitambaa kinachotokana cha Ag/PVA/PP bado huhifadhi shughuli bora ya antibacterial hata ikiwa imesalia kwa mwaka 1. Kwa ajili ya maandalizi makubwa ya vitambaa vya Ag/PVA/PP, PP nonwovens zilizosababishwa ziliwekwa mimba katika mchakato unaoendelea wa roll na kisha kupitishwa kwa ufumbuzi wa PVA / glucose na ufumbuzi wa amonia ya fedha kwa mfululizo na kusindika. mbinu mbili. Video zilizoambatishwa. Wakati wa uumbaji hudhibitiwa kwa kurekebisha kasi ya roller, na kiasi cha ufumbuzi wa adsorbed kinadhibitiwa kwa kurekebisha umbali kati ya rollers (Mchoro 8b), na hivyo kupata lengo la Ag / PVA / PP kitambaa cha nonwoven cha ukubwa mkubwa (50 cm × 80 cm). ) na roller ya kukusanya. Mchakato wote ni rahisi na ufanisi, ambao unafaa kwa uzalishaji mkubwa.
Mchoro wa mpangilio wa utengenezaji wa bidhaa za ukubwa mkubwa (a) na mchoro wa mpangilio wa mchakato wa utengenezaji wa nyenzo zisizo za kusuka za Ag/PVA/PP (b).
Vyombo visivyosokotwa vya PVA/PP vilivyo na fedha vinatengenezwa kwa kutumia teknolojia rahisi ya uwekaji wa awamu ya kioevu ya in-situ pamoja na njia ya kusongesha-kwa-roll. Ikilinganishwa na kitambaa cha PP na kitambaa cha PVA/PP, sifa za mitambo za kitambaa kisichosokotwa cha Ag/PVA/PP kimeboreshwa kwa kiasi kikubwa kwa sababu safu ya kuziba ya PVA inaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa ushikamano wa Ag NPs kwa nyuzi za PP. Kwa kuongeza, kiasi cha upakiaji wa PVA na maudhui ya NPs za fedha katika kitambaa cha nonwoven cha Ag/PVA/PP kinaweza kudhibitiwa vizuri kwa kurekebisha viwango vya suluhisho la PVA/glucose na suluhisho la amonia ya fedha. Hasa, kitambaa kisicho na kusuka cha Ag/PVA/PP kilichotayarishwa kwa kutumia suluhu ya amonia ya fedha ya 30 mM kilionyesha sifa bora za mitambo na kubakiza shughuli bora ya antibacterial dhidi ya E. koli hata baada ya mizunguko 40 ya kuosha, ikionyesha uwezo mzuri wa kuzuia uchafu. PP nyenzo zisizo za kusuka. Ikilinganishwa na data nyingine za fasihi, vitambaa vilivyopatikana na sisi kwa kutumia njia rahisi zilionyesha upinzani bora wa kuosha. Kwa kuongeza, kitambaa cha Ag/PVA/PP kinachotokana na nonwoven kina upenyezaji bora wa unyevu na kuvaa faraja, ambayo inaweza kuwezesha matumizi yake katika matumizi ya viwanda.
Jumuisha data zote zilizopatikana au kuchanganuliwa wakati wa utafiti huu (na faili zao za taarifa zinazounga mkono).
Russell, SM na wenzake. Sensorer za kukabiliana na dhoruba ya cytokine ya COVID-19: changamoto mbele. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V na Harkey A. COVID-19 na majibu ya viungo vingi. ya sasa. swali. moyo. 45, 100618 (2020).
Zhang R, na wengine. Makadirio ya idadi ya kesi za coronavirus katika 2019 nchini Uchina hurekebishwa na hatua na maeneo ya ugonjwa. mbele. dawa. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Nyenzo inayoweza kunyumbulika, haidrofobu na yenye conductive sana ya polypropen kwa ajili ya ulinzi wa kuingiliwa na sumakuumeme. Kemikali. mhandisi. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Uendelezaji wa filamu nyingi za polyacrylonitrile/fedha nanocomposite: shughuli za antibacterial, shughuli za kichocheo, conductivity, ulinzi wa UV na sensorer za SERS zinazofanya kazi. J. Mat. rasilimali. teknolojia. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U na Parajuli N. Utafiti wa sasa kuhusu nanoparticles za fedha: usanisi, sifa na matumizi. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Mchakato rahisi wa kuandaa wino wa kuelekeza unaotegemea fedha na kuutumia kwenye nyuso zinazochagua masafa. Nanoteknolojia 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Polima zenye matawi makubwa huwezesha matumizi ya nanoparticles za fedha kama vidhibiti vya uchapishaji wa wino wa saketi zinazonyumbulika. R. Shuker. Kemikali. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P na Kawasaki HJML Mitandao ya mshipa endeshaji wa majani inayozalishwa na kujikusanya kwa chembechembe za fedha kwa matumizi yanayoweza kutumika katika vitambuzi vinavyonyumbulika. Mt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. na wengine. Nanosphere na safu za silika zilizopambwa na nanoparticle za fedha kama viunga vinavyowezekana vya kutawanya kwa Raman iliyoimarishwa usoni. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. na wenzake. Sensor ya kutawanya ya Raman (SERS) ya uso wa kiwango kikubwa inayonyumbulika yenye uthabiti wa hali ya juu na ulinganifu. Maombi ya ACS Mat. Violesura 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG na wengine. Muundo wa daraja la nanorodi kamili zilizopambwa kwa nanoparticles za fedha (Ag-FNRs) hutumika kama sehemu ndogo ya SERS inayojitegemea yenye chembe moja. fizikia. Kemikali. Kemikali. fizikia. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE na Ahmed, HB Utafiti linganishi wa nanostructures zenye msingi wa homometallic na heterometallic agar wakati wa uharibifu unaochochewa na rangi. kimataifa. J. Biol. Molekuli kubwa. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS na Ahmed, HB nanocatalysis inayotegemea Chuma kwa kupunguza uchafuzi wa kunukia. Jumatano. sayansi. kuchafua. rasilimali. kimataifa. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB na Emam HE Triple core-shell (Ag-Au-Pd) nanostructures zinazokuzwa kutoka kwa mbegu kwenye joto la kawaida kwa uwezo wa kusafisha maji. polima. mtihani. 89, 106720 (2020).
Muda wa kutuma: Nov-26-2023