การเตรียมวัสดุไม่ทอที่มีส่วนผสมของเงินต้านจุลชีพที่สามารถรีไซเคิลและซักได้ในสถานที่

ขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com เบราว์เซอร์ที่คุณใช้มีการรองรับ CSS ที่จำกัด เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้ใช้เบราว์เซอร์เวอร์ชันใหม่กว่า (หรือปิดโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) ในระหว่างนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าการสนับสนุนจะดำเนินต่อไป เราจึงแสดงเว็บไซต์โดยไม่ใช้การออกแบบหรือ JavaScript
ปัจจุบัน ผ้าที่มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียได้รับความนิยมมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การผลิตผ้าที่มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพและคงทนอย่างต่อเนื่องในราคาที่คุ้มค่ายังคงเป็นความท้าทาย มีการใช้โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) เพื่อดัดแปลงผ้านอนวูฟเวนโพลีโพรพิลีน (PP) แล้วจึงนำอนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) มาสะสม ณ จุดเดิมเพื่อผลิตผ้า PP (หรือที่เรียกว่า AgNPs) การห่อหุ้มเส้นใย PP ด้วยสารเคลือบ PVA ช่วยปรับปรุงการยึดเกาะของ AgNPs ที่เติมลงในเส้นใย PP ได้อย่างมีนัยสำคัญ และผ้านอนวูฟเวน Ag/PVA/PP มีคุณสมบัติเชิงกลและความต้านทานต่อเชื้อ Escherichia coli (หรือที่เรียกว่า E. coli) ที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไป ผ้านอนวูฟเวน Ag/PVA/PP ที่ผลิตที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์ มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีกว่า และอัตราการป้องกันแบคทีเรียจากเชื้อ E. coli สูงถึง 99.99% ผ้ายังคงมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดีเยี่ยมหลังจากผ่านการซัก 40 ครั้ง และมีศักยภาพในการใช้งานซ้ำได้ นอกจากนี้ ผ้าไม่ทอ Ag/PVA/PP ยังมีโอกาสนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีคุณสมบัติการซึมผ่านของอากาศและความชื้นที่ดี นอกจากนี้ เรายังได้พัฒนาเทคโนโลยีแบบม้วนต่อม้วน และดำเนินการสำรวจเบื้องต้นเพื่อทดสอบความเป็นไปได้ของวิธีการนี้
ในยุคโลกาภิวัตน์ทางเศรษฐกิจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น การเคลื่อนย้ายประชากรจำนวนมากได้เพิ่มโอกาสในการแพร่เชื้อไวรัสอย่างมาก ซึ่งเป็นเหตุผลที่ไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่สามารถแพร่กระจายไปทั่วโลกได้อย่างแข็งแกร่งและป้องกันได้ยาก1,2,3 ด้วยเหตุนี้ จึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการพัฒนาวัสดุป้องกันแบคทีเรียชนิดใหม่ เช่น ผ้าไม่ทอโพลีโพรพิลีน (PP) เพื่อใช้ป้องกันทางการแพทย์ ผ้าไม่ทอโพลีโพรพิลีนมีข้อดีคือมีความหนาแน่นต่ำ ไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมี และต้นทุนต่ำ4 แต่มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียต่ำ อายุการใช้งานสั้น และประสิทธิภาพในการป้องกันต่ำ ดังนั้น การเสริมคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียให้กับวัสดุไม่ทอ PP จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
ในฐานะสารต้านเชื้อแบคทีเรียโบราณ เงินได้ผ่านการพัฒนา 5 ขั้นตอน ได้แก่ สารละลายเงินคอลลอยด์ ซิลเวอร์ซัลฟาไดอะซีน เกลือเงิน โปรตีนเงิน และนาโนซิลเวอร์ อนุภาคนาโนเงินถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ เช่น การแพทย์5,6 การนำไฟฟ้า7,8,9 การกระเจิงรามานที่เพิ่มพื้นผิว10,11,12 การย่อยสลายสีย้อมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา13,14,15,16 เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อนุภาคนาโนเงิน (AgNPs) มีข้อได้เปรียบเหนือสารต้านจุลชีพแบบดั้งเดิม เช่น เกลือโลหะ สารประกอบแอมโมเนียมควอเทอร์นารี และไตรโคลซาน เนื่องจากมีคุณสมบัติต้านทานแบคทีเรีย ความเสถียร ต้นทุนต่ำ และเป็นที่ยอมรับด้านสิ่งแวดล้อม17,18,19 นอกจากนี้ อนุภาคนาโนเงินที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียสูง สามารถยึดติดกับผ้าขนสัตว์20 ผ้าฝ้าย21,22 ผ้าโพลีเอสเตอร์ และผ้าอื่นๆ เพื่อให้เกิดการปลดปล่อยอนุภาคเงินต้านเชื้อแบคทีเรียอย่างต่อเนื่องและควบคุมได้23,24 ซึ่งหมายความว่าการห่อหุ้ม AgNP สามารถสร้างผ้า PP ที่มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียได้ อย่างไรก็ตาม ผ้า PP แบบไม่ทอไม่มีหมู่ฟังก์ชันและมีขั้วต่ำ ซึ่งไม่เอื้อต่อการห่อหุ้ม AgNP เพื่อแก้ไขข้อเสียนี้ นักวิจัยบางกลุ่มได้พยายามสะสมอนุภาคนาโน Ag บนพื้นผิวของผ้า PP โดยใช้วิธีการดัดแปลงต่างๆ รวมถึงการพ่นพลาสมา26,27 การฉายรังสี28,29,30,31 และการเคลือบพื้นผิว32 ตัวอย่างเช่น Goli และคณะ [33] ได้นำโปรตีนเคลือบบนพื้นผิวของผ้า PP แบบไม่ทอมาเคลือบ ซึ่งกรดอะมิโนที่อยู่รอบนอกของชั้นโปรตีนสามารถทำหน้าที่เป็นจุดยึดสำหรับการจับตัวของ AgNP ซึ่งจะทำให้ได้คุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดี Li และคณะ 34 พบว่า N-isopropylacrylamide และ N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride ที่ถูกนำมาต่อยอดโดยการกัดด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) มีฤทธิ์ต้านจุลชีพสูง แม้ว่ากระบวนการกัดด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตจะซับซ้อนและอาจทำให้คุณสมบัติเชิงกลของเส้นใยเสื่อมลง Oliani และคณะได้เตรียมฟิล์มเจล Ag NPs-PP ที่มีฤทธิ์ต้านจุลชีพได้อย่างยอดเยี่ยมโดยการปรับสภาพ PP บริสุทธิ์ด้วยการฉายรังสีแกมมา อย่างไรก็ตาม วิธีการของพวกเขาก็ซับซ้อนเช่นกัน ดังนั้น การผลิตผ้าไม่ทอโพลีโพรพีลีนที่สามารถรีไซเคิลได้อย่างมีประสิทธิภาพและง่ายดายพร้อมฤทธิ์ต้านจุลชีพตามที่ต้องการจึงยังคงเป็นความท้าทาย
ในการศึกษานี้ ได้ใช้โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ซึ่งเป็นวัสดุเมมเบรนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีต้นทุนต่ำ มีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มที่ดี มีคุณสมบัติชอบน้ำสูง และมีความเสถียรทางกายภาพและเคมีที่ดีเยี่ยม เพื่อดัดแปลงผ้าโพลีโพรพีลีน กลูโคสถูกใช้เป็นสารรีดิวซ์36 การเพิ่มขึ้นของพลังงานพื้นผิวของ PP ที่ผ่านการดัดแปลงช่วยส่งเสริมการสะสม AgNP แบบเลือกสรร เมื่อเปรียบเทียบกับผ้า PP บริสุทธิ์ ผ้า Ag/PVA/PP ที่เตรียมขึ้นมีความสามารถในการรีไซเคิลได้ดี มีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย E. coli ได้อย่างดีเยี่ยม มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีแม้หลังจากผ่านการซัก 40 รอบ และมีคุณสมบัติการระบายอากาศ เซ็กซ์ และความชื้นที่ดีเยี่ยม
ผ้าไม่ทอ PP ที่มีความถ่วงจำเพาะ 25 กรัม/ตารางเมตร และความหนา 0.18 มิลลิเมตร จัดหาโดยบริษัท Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (เมืองจีหยวน ประเทศจีน) และตัดเป็นแผ่นขนาด 5×5 ตารางเซนติเมตร ซิลเวอร์ไนเตรต (99.8%; AR) ซื้อจากบริษัท Xilong Scientific Co., Ltd. (เมืองซัวเถา ประเทศจีน) กลูโคสซื้อจากบริษัท Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (เมืองฝูโจว ประเทศจีน) โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (รีเอเจนต์เกรดอุตสาหกรรม) ซื้อจากโรงงาน Tianjin Sitong Chemical Factory (เมืองเทียนจิน ประเทศจีน) น้ำปราศจากไอออนถูกใช้เป็นตัวทำละลายหรือน้ำล้างและเตรียมในห้องปฏิบัติการของเรา วุ้นและน้ำซุปซื้อจากบริษัท Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (เมืองปักกิ่ง ประเทศจีน) สายพันธุ์ E. coli (ATCC 25922) ซื้อจากบริษัท Zhangzhou Bochuang (เมืองจางโจว ประเทศจีน)
นำเนื้อเยื่อ PP ที่ได้ไปล้างด้วยคลื่นอัลตราซาวนด์ในเอทานอลเป็นเวลา 15 นาที เติม PVA ที่ได้ลงในน้ำและให้ความร้อนที่ 95°C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง เพื่อให้ได้สารละลายน้ำ จากนั้นละลายกลูโคสในสารละลาย PVA ปริมาตร 10 มล. ที่มีเศษส่วนมวล 0.1%, 0.5%, 1.0% และ 1.5% นำผ้าไม่ทอโพลีโพรพีลีนบริสุทธิ์ไปแช่ในสารละลาย PVA/กลูโคส แล้วให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 60°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง หลังจากให้ความร้อนเสร็จแล้ว ให้นำผ้าไม่ทอที่ชุบ PP ออกจากสารละลาย PVA/กลูโคส แล้วนำไปอบแห้งที่อุณหภูมิ 60°C เป็นเวลา 0.5 ชั่วโมง เพื่อสร้างฟิล์ม PVA บนพื้นผิวของแผ่นใย ซึ่งจะทำให้ได้สิ่งทอผสม PVA/PP
ละลายซิลเวอร์ไนเตรตในน้ำ 10 มล. คนตลอดเวลาที่อุณหภูมิห้อง จากนั้นเติมแอมโมเนียลงไปทีละหยด จนกระทั่งสารละลายเปลี่ยนจากใสเป็นสีน้ำตาลและใสอีกครั้ง เพื่อให้ได้สารละลายซิลเวอร์แอมโมเนีย (5–90 มิลลิโมลาร์) นำผ้าไม่ทอ PVA/PP ลงในสารละลายซิลเวอร์แอมโมเนีย แล้วให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 60°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง จนเกิดอนุภาคนาโน Ag บนพื้นผิวของผ้า จากนั้นล้างออกด้วยน้ำสามครั้งและเช็ดให้แห้งที่อุณหภูมิ 60°C ทิ้งไว้ 0.5 ชั่วโมง เพื่อให้ได้ผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP
หลังจากการทดลองเบื้องต้น เราได้สร้างอุปกรณ์แบบโรลทูโรลในห้องปฏิบัติการสำหรับการผลิตผ้าคอมโพสิตขนาดใหญ่ ลูกกลิ้งทำจาก PTFE เพื่อป้องกันปฏิกิริยาไม่พึงประสงค์และการปนเปื้อน ในระหว่างกระบวนการนี้ สามารถควบคุมเวลาในการชุบและปริมาณสารละลายที่ดูดซับได้โดยการปรับความเร็วของลูกกลิ้งและระยะห่างระหว่างลูกกลิ้ง เพื่อให้ได้ผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ที่ต้องการ
ศึกษาสัณฐานวิทยาพื้นผิวเนื้อเยื่อโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด VEGA3 (SEM; Japan Electronics, ญี่ปุ่น) ที่แรงดันไฟฟ้าเร่ง 5 กิโลโวลต์ วิเคราะห์โครงสร้างผลึกของอนุภาคนาโนเงินโดยการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ (XRD; Bruker, D8 Advanced, เยอรมนี; รังสี Cu Kα, λ = 0.15418 นาโนเมตร; แรงดันไฟฟ้า: 40 กิโลโวลต์, กระแสไฟฟ้า: 40 มิลลิแอมป์) ในช่วง 10–80° 2θ ใช้เครื่องสเปกโตรมิเตอร์อินฟราเรดแบบแปลงฟูริเยร์ (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติทางเคมีของผ้าพอลิโพรพิลีนที่ปรับสภาพพื้นผิว วัดปริมาณสารปรับเปลี่ยน PVA ของผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP โดยการวิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริก (TGA; Mettler Toledo, สวิตเซอร์แลนด์) ภายใต้กระแสไนโตรเจน การตรวจวัดมวลพลาสมาที่จับคู่แบบเหนี่ยวนำ (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) ถูกใช้เพื่อกำหนดปริมาณเงินในผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP
อัตราการซึมผ่านของอากาศและอัตราการส่งผ่านไอน้ำของผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP (ขนาด 78×50 ตร.ซม.) ได้รับการวัดโดยหน่วยงานทดสอบภายนอก (บริษัท Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) ตามมาตรฐาน GB/T. 5453-1997 และ GB/T 12704.2-2009 สำหรับแต่ละตัวอย่าง จะมีการเลือกจุดทดสอบที่แตกต่างกัน 10 จุด และข้อมูลที่หน่วยงานให้มานั้นเป็นค่าเฉลี่ยของจุดทดสอบทั้ง 10 จุด
ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ตามมาตรฐาน GB/T 20944.1-2007 และ GB/T 20944.3- ของจีน โดยใช้วิธีการแพร่กระจายในจานวุ้น (การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ) และวิธีเขย่าขวด (การวิเคราะห์เชิงปริมาณ) ตามลำดับ ในปี พ.ศ. 2551 ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ต่อเชื้อ Escherichia coli ถูกกำหนดที่ระยะเวลาการซักที่ต่างกัน สำหรับวิธีการแพร่กระจายในจานวุ้น ผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ที่ใช้ทดสอบจะถูกเจาะเป็นแผ่นกลม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม.) โดยใช้เครื่องเจาะ และติดเข้ากับจานเพาะเชื้อวุ้นที่เพาะเชื้อ Escherichia coli (ATCC 25922) ; 3.4 × 108 CFU ต่อมิลลิลิตร จากนั้นนำไปบ่มที่อุณหภูมิ 37°C และความชื้นสัมพัทธ์ 56% เป็นเวลาประมาณ 24 ชั่วโมง วิเคราะห์โซนการยับยั้งในแนวตั้งจากจุดศูนย์กลางของแผ่นจานไปจนถึงเส้นรอบวงด้านในของโคโลนีโดยรอบ โดยใช้วิธีการเขย่าขวด (shake flask) เตรียมแผ่นแบนขนาด 2 × 2 ซม.² จากผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ที่ทดสอบแล้ว และนำไปนึ่งฆ่าเชื้อในสภาวะน้ำซุปที่อุณหภูมิ 121°C และความดัน 0.1 MPa เป็นเวลา 30 นาที หลังจากนึ่งฆ่าเชื้อแล้ว ตัวอย่างจะถูกแช่ในขวดรูปกรวยขนาด 5 มล. ที่บรรจุสารละลายน้ำซุป 70 มล. (ความเข้มข้นของสารแขวนลอย 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) จากนั้นบ่มที่อุณหภูมิ 150°C รอบต่อนาที และอุณหภูมิ 25°C เป็นเวลา 18 ชั่วโมง หลังจากเขย่าแล้ว ให้เก็บตัวอย่างแบคทีเรียที่แขวนลอยในปริมาณที่กำหนดและเจือจางเป็นสิบเท่า เก็บตัวอย่างแบคทีเรียที่เจือจางแล้วในปริมาณที่ต้องการ นำไปโรยบนอาหารเลี้ยงเชื้อวุ้น และเพาะเลี้ยงที่อุณหภูมิ 37°C และความชื้นสัมพัทธ์ 56% เป็นเวลา 24 ชั่วโมง สูตรคำนวณประสิทธิภาพในการต้านเชื้อแบคทีเรียคือ: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\) โดยที่ C และ A คือจำนวนโคโลนีหลังจาก 24 ชั่วโมงตามลำดับ เพาะเลี้ยงในกลุ่มควบคุมและเนื้อเยื่อผสม Ag/PVA/PP
ความทนทานของผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ได้รับการประเมินโดยการซักตามมาตรฐาน ISO 105-C10:2006.1A ในระหว่างการซัก ให้จุ่มผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP ที่ทดสอบ (30x40mm2) ลงในสารละลายน้ำที่มีผงซักฟอกเชิงพาณิชย์ (5.0 กรัม/ลิตร) แล้วซักด้วยความเร็วรอบ 40±2 รอบต่อนาที และ 40±5 รอบต่อนาที/นาที ที่อุณหภูมิ 10, 20, 30, 40 และ 50 องศาเซลเซียส หลังจากซักแล้ว ให้ล้างผ้าด้วยน้ำสามครั้ง และอบให้แห้งที่อุณหภูมิ 50-60 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาที การเปลี่ยนแปลงของปริมาณเงินหลังการซักจะถูกวัดเพื่อประเมินระดับฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย
รูปที่ 1 แสดงแผนผังของการผลิตผ้าคอมโพสิต Ag/PVA/PP กล่าวคือ วัสดุ PP แบบไม่ทอจะถูกจุ่มลงในสารละลายผสมของ PVA และกลูโคส วัสดุ PP แบบไม่ทอที่ชุบ PP จะถูกทำให้แห้งเพื่อตรึงสารปรับสภาพและสารรีดิวซ์เพื่อสร้างชั้นปิดผนึก ผ้าไม่ทอโพลีโพรพิลีนแบบไม่ทอที่แห้งแล้วจะถูกจุ่มลงในสารละลายซิลเวอร์แอมโมเนียเพื่อสะสมอนุภาคนาโนเงิน ณ จุดกำเนิด ความเข้มข้นของสารปรับสภาพ อัตราส่วนโมลาร์ของกลูโคสต่อซิลเวอร์แอมโมเนีย ความเข้มข้นของซิลเวอร์แอมโมเนีย และอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา มีผลต่อการตกตะกอนของอนุภาคนาโนเงิน Ag เป็นปัจจัยสำคัญ รูปที่ 2a แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างมุมสัมผัสน้ำของผ้า Ag/PVA/PP กับความเข้มข้นของสารปรับสภาพ เมื่อความเข้มข้นของสารปรับสภาพเพิ่มขึ้นจาก 0.5% เป็น 1.0% มุมสัมผัสของผ้า Ag/PVA/PP จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อความเข้มข้นของสารปรับเปลี่ยนเพิ่มขึ้นจาก 1.0% โดยน้ำหนักเป็น 2.0% โดยน้ำหนัก แทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง รูปที่ 2b แสดงภาพ SEM ของเส้นใย PP บริสุทธิ์และผ้า Ag/PVA/PP ที่เตรียมที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 50 mM และอัตราส่วนโมลาร์ของกลูโคสต่อแอมโมเนียเงินที่แตกต่างกัน (1:1, 3:1, 5:1 และ 9:1) เส้นใย PP ที่ได้ค่อนข้างเรียบ หลังจากหุ้มด้วยฟิล์ม PVA เส้นใยบางส่วนจะถูกยึดติดกัน เนื่องจากการสะสมของอนุภาคนาโนเงิน เส้นใยจึงค่อนข้างหยาบ เมื่ออัตราส่วนโมลาร์ของสารรีดิวซ์ต่อกลูโคสเพิ่มขึ้น ชั้นของ Ag NPs ที่สะสมจะค่อยๆ หนาขึ้น และเมื่ออัตราส่วนโมลาร์เพิ่มขึ้นเป็น 5:1 และ 9:1 Ag NPs มีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน ภาพมหภาคและจุลภาคของเส้นใย PP มีความสม่ำเสมอมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออัตราส่วนโมลาร์ของสารรีดิวซ์ต่อกลูโคสคือ 5:1 ภาพถ่ายดิจิทัลของตัวอย่างที่สอดคล้องกันที่ได้จากแอมโมเนียเงิน 50 มิลลิโมลาร์แสดงอยู่ในรูปที่ S1
การเปลี่ยนแปลงมุมสัมผัสน้ำของผ้า Ag/PVA/PP ที่ความเข้มข้น PVA ต่างๆ (ก) ภาพ SEM ของผ้า Ag/PVA/PP ที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 50 มิลลิโมลาร์ และอัตราส่วนโมลาร์ต่างๆ ของกลูโคสและแอมโมเนียเงิน [(ข))) ; (1) เส้นใย PP, (2) เส้นใย PVA/PP, (3) อัตราส่วนโมลาร์ 1:1, (4) อัตราส่วนโมลาร์ 3:1, (5) อัตราส่วนโมลาร์ 5:1, (6) อัตราส่วนโมลาร์ 9:1], รูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (ค) และภาพ SEM (ง) ของผ้า Ag/PVA/PP ที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน: (1) 5 มิลลิโมลาร์, (2) 10 มิลลิโมลาร์, (3) 30 มิลลิโมลาร์, (4) 50 มิลลิโมลาร์, (5) 90 มิลลิโมลาร์ และ (6) Ag/PP-30 มิลลิโมลาร์ อุณหภูมิปฏิกิริยาคือ 60°C
ในรูปที่ 2c แสดงรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้ นอกจากจุดสูงสุดของการเลี้ยวเบนของเส้นใย PP 37 แล้ว จุดสูงสุดของการเลี้ยวเบนสี่จุดที่ 2θ = ∼ 37.8°, 44.2°, 64.1° และ 77.3° ยังสอดคล้องกับ (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), ระนาบผลึก (3 1 1) ของอนุภาคนาโนเงินที่มีศูนย์กลางอยู่ที่หน้าลูกบาศก์ เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินเพิ่มขึ้นจาก 5 เป็น 90 มิลลิโมลาร์ รูปแบบ XRD ของ Ag จะคมชัดขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของผลึกในภายหลัง ตามสูตรของ Scherrer ขนาดเกรนของอนุภาคนาโน Ag ที่เตรียมด้วยแอมโมเนียเงิน 10 มิลลิโมลาร์, 30 มิลลิโมลาร์ และ 50 มิลลิโมลาร์ คำนวณได้เป็น 21.3 นาโนเมตร, 23.3 นาโนเมตร และ 26.5 นาโนเมตร ตามลำดับ เนื่องจากความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินเป็นแรงผลักดันเบื้องหลังปฏิกิริยารีดักชันเพื่อสร้างโลหะเงิน เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดนิวเคลียสและการเติบโตของอนุภาคนาโน Ag ก็จะเพิ่มขึ้น รูปที่ 2ง แสดงภาพ SEM ของผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้จากความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินที่ต่างกัน ที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์ ชั้นอนุภาคนาโน Ag ที่สะสมจะค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินสูงเกินไป ความสม่ำเสมอของชั้นอนุภาคนาโน Ag ที่สะสมจะลดลง ซึ่งอาจเกิดจากการเกาะตัวกันอย่างหนาแน่นในชั้นอนุภาคนาโน Ag นอกจากนี้ อนุภาคนาโนเงินบนพื้นผิวมีสองรูปร่าง คือ ทรงกลมและเกล็ด ขนาดอนุภาคทรงกลมประมาณ 20-80 นาโนเมตร และขนาดด้านข้างของแผ่นประมาณ 100-300 นาโนเมตร (รูปที่ S2) ชั้นอนุภาคนาโน Ag ที่สะสมบนพื้นผิวของผ้า PP ที่ไม่ได้ดัดแปลงมีความไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ การเพิ่มอุณหภูมิจะส่งเสริมการลดลงของ Ag NPs (รูปที่ S3) แต่อุณหภูมิปฏิกิริยาที่สูงเกินไปจะไม่ส่งเสริมการตกตะกอนของ Ag NPs อย่างเลือกสรร
รูปที่ 3a แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน ปริมาณเงินที่สะสม และฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้า Ag/PVA/PP ที่เตรียมไว้ รูปที่ 3b แสดงรูปแบบการต้านเชื้อแบคทีเรียของตัวอย่างที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินต่างกัน ซึ่งสามารถสะท้อนสถานะการต้านเชื้อแบคทีเรียของตัวอย่างได้โดยตรง เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินเพิ่มขึ้นจาก 5 มิลลิโมลาร์ เป็น 90 มิลลิโมลาร์ ปริมาณเงินที่ตกตะกอนเพิ่มขึ้นจาก 13.67 กรัม/กิโลกรัม เป็น 481.81 กรัม/กิโลกรัม นอกจากนี้ เมื่อปริมาณการสะสมเงินเพิ่มขึ้น ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียต่อเชื้ออีโคไลจะเพิ่มขึ้นในระยะแรกและยังคงอยู่ในระดับสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินอยู่ที่ 30 มิลลิโมลาร์ ปริมาณเงินที่สะสมในผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้จะอยู่ที่ 67.62 กรัม/กิโลกรัม และอัตราการต้านเชื้อแบคทีเรียอยู่ที่ 99.99% และเลือกตัวอย่างนี้เป็นตัวแทนสำหรับการวิเคราะห์ลักษณะโครงสร้างในภายหลัง
(ก) ความสัมพันธ์ระหว่างระดับฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย ปริมาณชั้น Ag ที่ใช้กับความเข้มข้นของซิลเวอร์แอมโมเนีย (ข) ภาพถ่ายแผ่นเพาะเลี้ยงแบคทีเรียที่ถ่ายด้วยกล้องดิจิทัล แสดงตัวอย่างเปล่าและตัวอย่างที่เตรียมโดยใช้ซิลเวอร์แอมโมเนียความเข้มข้น 5 มิลลิโมลาร์, 10 มิลลิโมลาร์, 30 มิลลิโมลาร์, 50 มิลลิโมลาร์ และ 90 มิลลิโมลาร์ ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้า Ag/PVA/PP ต่อเชื้อ Escherichia coli
รูปที่ 4a แสดงสเปกตรัม FTIR/ATR ของ PP, PVA/PP, Ag/PP และ Ag/PVA/PP แถบดูดกลืนของเส้นใย PP บริสุทธิ์ที่ 2950 cm-1 และ 2916 cm-1 เกิดจากการสั่นแบบยืดไม่สมมาตรของกลุ่ม –CH3 และ –CH2- และที่ 2867 cm-1 และ 2837 cm-1 เกิดจากการสั่นแบบยืดสมมาตรของกลุ่ม –CH3 และ –CH2- –CH3 และ –CH2– แถบดูดกลืนที่ 1375 cm-1 และ 1456 cm-1 เกิดจากการสั่นแบบเลื่อนไม่สมมาตรและสมมาตรของ –CH338.39 สเปกตรัม FTIR ของเส้นใย Ag/PP คล้ายกับของเส้นใย PP นอกจากแถบการดูดกลืนของ PP แล้ว ค่าพีคการดูดกลืนใหม่ที่ 3360 cm-1 ของผ้า PVA/PP และ Ag/PVA/PP ยังเกิดจากการยืดตัวของพันธะไฮโดรเจนของหมู่ –OH อีกด้วย ซึ่งแสดงให้เห็นว่า PVA สามารถนำไปใช้กับพื้นผิวของเส้นใยโพลีโพรพีลีนได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ ค่าพีคการดูดกลืนไฮดรอกซิลของผ้า Ag/PVA/PP ยังอ่อนกว่าค่าพีคการดูดกลืนของผ้า PVA/PP เล็กน้อย ซึ่งอาจเกิดจากการประสานกันของหมู่ไฮดรอกซิลบางชนิดกับธาตุเงิน
สเปกตรัม FT-IR (a) เส้นโค้ง TGA (b) และสเปกตรัมการวัด XPS (c) ของ PP บริสุทธิ์ ผ้า PVA/PP และผ้า Ag/PVA/PP และสเปกตรัม C 1s ของ PP บริสุทธิ์ (d) ผ้า PVA/PP PP (e) และจุดสูงสุด 3d ของ Ag (f) ของผ้า Ag/PVA/PP
ในรูปที่ 4c แสดงสเปกตรัม XPS ของผ้า PP, PVA/PP และ Ag/PVA/PP สัญญาณ O 1s ที่อ่อนของเส้นใยโพลีโพรพีลีนบริสุทธิ์อาจเกิดจากธาตุออกซิเจนที่ดูดซับบนพื้นผิว จุดสูงสุดของ C 1s ที่ 284.6 eV เกิดจาก CH และ CC (ดูรูปที่ 4d) เมื่อเปรียบเทียบกับเส้นใย PP บริสุทธิ์ ผ้า PVA/PP (รูปที่ 4e) มีประสิทธิภาพสูงที่ 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) และ 288.5 eV (H–C=O)38 นอกจากนี้ สเปกตรัม O 1s ของผ้า PVA/PP สามารถประมาณค่าได้สองค่า คือ 532.3 eV และ 533.2 eV41 (รูปที่ S4) โดยค่า C 1s เหล่านี้สอดคล้องกับ C–OH และ H–C=O (หมู่ไฮดรอกซิลของ PVA และหมู่อัลดีไฮด์กลูโคส) ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูล FTIR ผ้าไม่ทอ Ag/PVA/PP ยังคงสเปกตรัม O 1s ของ C-OH (532.3 eV) และ HC=O (533.2 eV) (รูปที่ S5) ซึ่งประกอบด้วย C 65.81% (เปอร์เซ็นต์อะตอม) O 22.89% และ Ag 11.31% (รูปที่ S4) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าสูงสุดของ Ag 3d5/2 และ Ag 3d3/2 ที่ 368.2 eV และ 374.2 eV (รูปที่ 4f) พิสูจน์เพิ่มเติมว่า Ag NPs ถูกเจือบนพื้นผิวของผ้าไม่ทอ PVA/PP42
กราฟ TGA (รูปที่ 4b) ของผ้า PP บริสุทธิ์ ผ้า Ag/PP และผ้า Ag/PVA/PP แสดงให้เห็นว่าผ้าทั้งสองผ่านกระบวนการสลายตัวทางความร้อนที่คล้ายกัน และการสะสมของ Ag NPs ทำให้อุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนของเส้นใย PP เพิ่มขึ้นเล็กน้อย (จาก 480 °C (เส้นใย PP) เป็น 495 °C) ซึ่งอาจเกิดจากการก่อตัวของ Ag barrier43 ในขณะเดียวกัน ปริมาณที่เหลือของตัวอย่างบริสุทธิ์ของ PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 และ Ag/PP-W50 หลังจากการให้ความร้อนที่ 800°C อยู่ที่ 1.32%, 16.26% และ 13.86% ตามลำดับ 9.88% และ 2.12% (คำต่อท้าย W50 ในที่นี้หมายถึงรอบการซัก 50 รอบ) ส่วนที่เหลือของ PP บริสุทธิ์เกิดจากสิ่งเจือปน และส่วนที่เหลือของตัวอย่างที่เหลือเกิดจาก Ag NPs และความแตกต่างของปริมาณตกค้างของตัวอย่างที่เติมเงินน่าจะเกิดจากปริมาณนาโนอนุภาคเงินที่เติมลงไปที่ต่างกัน นอกจากนี้ หลังจากซักผ้า Ag/PP 50 ครั้ง ปริมาณเงินตกค้างลดลง 94.65% และปริมาณเงินตกค้างของผ้า Ag/PVA/PP ลดลงประมาณ 31.74% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสารเคลือบ PVA สามารถเพิ่มการยึดเกาะของ AgNPs กับเมทริกซ์ PP ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เพื่อประเมินความสบายในการสวมใส่ ได้มีการวัดค่าการซึมผ่านของอากาศและอัตราการส่งผ่านไอน้ำของผ้าโพลีโพรพีลีนที่เตรียมไว้ โดยทั่วไปแล้ว การระบายอากาศสัมพันธ์กับความสบายทางความร้อนของผู้ใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ร้อนและชื้น44 ดังแสดงในรูปที่ 5a ค่าการซึมผ่านของอากาศของ PP บริสุทธิ์อยู่ที่ 2050 มม./วินาที และหลังจากการปรับค่า PVA แล้ว ค่าการซึมผ่านจะลดลงเหลือ 856 มม./วินาที เนื่องจากฟิล์ม PVA ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวของเส้นใย PP และส่วนที่ทอช่วยลดช่องว่างระหว่างเส้นใย หลังจากการใช้ Ag NPs ค่าการซึมผ่านของอากาศของผ้า PP จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากการใช้สารเคลือบ PVA เมื่อใช้ Ag NPs นอกจากนี้ ค่าการระบายอากาศของผ้า Ag/PVA/PP มีแนวโน้มลดลงเมื่อความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินเพิ่มขึ้นจาก 10 เป็น 50 มิลลิโมล ซึ่งอาจเป็นผลมาจากความหนาของตะกอนเงินที่เพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินที่เพิ่มขึ้น ซึ่งช่วยลดจำนวนรูพรุนและโอกาสที่ไอน้ำจะผ่านเข้าไปได้
(ก) ความสามารถในการซึมผ่านของอากาศของผ้า Ag/PVA/PP ที่เตรียมด้วยแอมโมเนียเงินในความเข้มข้นต่างกัน (ข) การส่งผ่านไอน้ำของผ้า Ag/PVA/PP ที่เตรียมด้วยแอมโมเนียเงินในความเข้มข้นต่างกัน (ค) ตัวปรับเปลี่ยนต่างๆ กราฟแรงดึงของผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้ในความเข้มข้นต่างกัน (ง) กราฟแรงดึงของผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้ในความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินที่ต่างกัน (แสดงผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้ในความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์ด้วย) (เปรียบเทียบกราฟแรงดึงของผ้า PP หลังจากซัก 40 รอบ)
อัตราการส่งผ่านไอน้ำเป็นอีกหนึ่งตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความสบายทางความร้อนของผ้า45 ปรากฏว่าความสามารถในการซึมผ่านของความชื้นของผ้าส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากความสามารถในการระบายอากาศและคุณสมบัติของพื้นผิว กล่าวคือ ความสามารถในการซึมผ่านของอากาศขึ้นอยู่กับจำนวนรูพรุนเป็นหลัก คุณสมบัติของพื้นผิวส่งผลต่อความสามารถในการซึมผ่านของความชื้นของกลุ่มไฮโดรฟิลิกผ่านการดูดซับ-แพร่-คายออกของโมเลกุลน้ำ ดังแสดงในรูปที่ 5b ความสามารถในการซึมผ่านของความชื้นของเส้นใย PP บริสุทธิ์คือ 4810 กรัม/(ตร.ม.·24 ชม.) หลังจากปิดผนึกด้วยสารเคลือบ PVA จำนวนรูพรุนในเส้นใย PP จะลดลง แต่ความสามารถในการซึมผ่านของความชื้นของผ้า PVA/PP จะเพิ่มขึ้นเป็น 5070 กรัม/(ตร.ม.·24 ชม.) เนื่องจากความสามารถในการซึมผ่านของความชื้นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของพื้นผิวเป็นหลัก ไม่ใช่รูพรุน หลังจากการสะสมของ AgNPs ความสามารถในการซึมผ่านของความชื้นของผ้า Ag/PVA/PP เพิ่มขึ้นอีก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าการซึมผ่านความชื้นสูงสุดของผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้จากความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์ คือ 10300 กรัม/(ตร.ม.·24 ชม.) ขณะเดียวกัน ค่าการซึมผ่านความชื้นที่แตกต่างกันของผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้จากความเข้มข้นของแอมโมเนียเงินต่างกัน อาจสัมพันธ์กับความแตกต่างของความหนาของชั้นเคลือบเงินและจำนวนรูพรุน
คุณสมบัติเชิงกลของผ้ามีอิทธิพลอย่างมากต่ออายุการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำมาใช้เป็นวัสดุรีไซเคิล46 รูปที่ 5c แสดงเส้นโค้งความเค้นดึงของผ้า Ag/PVA/PP ความต้านทานแรงดึงของ PP บริสุทธิ์อยู่ที่เพียง 2.23 MPa ในขณะที่ความต้านทานแรงดึงของผ้า PVA/PP 1% เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็น 4.56 MPa ซึ่งบ่งชี้ว่าการห่อหุ้มผ้า PVA PP ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลได้อย่างมีนัยสำคัญ ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัว ณ จุดขาดของผ้า PVA/PP เพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของสารปรับปรุง PVA ที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากฟิล์ม PVA สามารถสลายแรงเค้นและเพิ่มความแข็งแรงให้กับเส้นใย PP อย่างไรก็ตาม เมื่อความเข้มข้นของสารปรับปรุงเพิ่มขึ้นเป็น 1.5% โดยน้ำหนัก PVA ที่เหนียวจะทำให้ผ้าโพลีโพรพีลีนแข็ง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อความสะดวกสบายในการสวมใส่
เมื่อเปรียบเทียบกับผ้า PP บริสุทธิ์และ PVA/PP พบว่าผ้า Ag/PVA/PP มีความแข็งแรงและความยืดหยุ่น ณ จุดขาดเพิ่มขึ้น เนื่องจากอนุภาคนาโน Ag ที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของเส้นใย PP สามารถกระจายแรงกดได้47,48 จะเห็นได้ว่าความแข็งแรงของเส้นใย Ag/PP สูงกว่า PP บริสุทธิ์ โดยมีค่าสูงถึง 3.36 MPa (รูปที่ 5d) ซึ่งยืนยันถึงความแข็งแรงและความแข็งแกร่งของ Ag NP โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผ้า Ag/PVA/PP ที่ผลิตที่ความเข้มข้นของเงินแอมโมเนีย 30 mM (แทนที่จะเป็น 50 mM) แสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงและความยืดหยุ่น ณ จุดขาดสูงสุด ซึ่งยังคงเป็นผลมาจากการสะสมของ Ag NP ที่สม่ำเสมอและการตกตะกอนที่สม่ำเสมอ การรวมตัวของ Silver NP ภายใต้สภาวะที่มีความเข้มข้นของเงินแอมโมเนียสูง นอกจากนี้ หลังจากผ่านการซัก 40 รอบ ความแข็งแรงแรงดึงและการยืดตัวจนขาดของผ้า Ag/PVA/PP ที่เตรียมโดยใช้ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์ ลดลง 32.7% และ 26.8% ตามลำดับ (รูปที่ 5d) ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการสูญเสียเล็กน้อยของอนุภาคนาโนเงินที่สะสมหลังจากนี้
รูปที่ 6a และ b แสดงภาพถ่ายจากกล้องดิจิทัลของผ้า Ag/PVA/PP และผ้า Ag/PP หลังจากซัก 0, 10, 20, 30, 40 และ 50 รอบ ที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 mM ผ้า Ag/PVA/PP สีเทาเข้มและผ้า Ag/PP จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นสีเทาอ่อนหลังการซัก และการเปลี่ยนสีของผ้าผืนแรกระหว่างการซักดูเหมือนจะไม่รุนแรงเท่ากับผ้าผืนที่สอง นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับผ้า Ag/PP แล้ว ปริมาณเงินในผ้า Ag/PVA/PP ลดลงค่อนข้างช้าหลังการซัก หลังจากซัก 20 ครั้งหรือมากกว่า ผ้า Ag/PVA/PP ยังคงรักษาปริมาณเงินไว้ได้มากกว่าผ้า Ag/PVA/PP (รูปที่ 6c) ซึ่งบ่งชี้ว่าการหุ้มเส้นใย PP ด้วยสารเคลือบ PVA สามารถปรับปรุงการยึดเกาะของ Ag NPs กับเส้นใย PP ได้อย่างมีนัยสำคัญ รูปที่ 6d แสดงภาพ SEM ของผ้า Ag/PVA/PP และผ้า Ag/PP หลังจากซัก 10, 40 และ 50 รอบ ผ้า Ag/PVA/PP มีการสูญเสีย Ag NPs น้อยกว่าระหว่างการซักเมื่อเทียบกับผ้า Ag/PP เนื่องจากสารเคลือบหุ้ม PVA ช่วยปรับปรุงการยึดเกาะของ Ag NPs กับเส้นใย PP อีกด้วย
(ก) ภาพถ่ายผ้า Ag/PP ที่ถ่ายด้วยกล้องดิจิทัล (ถ่ายที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์) หลังจากซัก 0, 10, 20, 30, 40 และ 50 รอบ (1-6); (ข) ภาพถ่ายผ้า Ag/PVA/PP ที่ถ่ายด้วยกล้องดิจิทัล (ถ่ายที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์) หลังจากซัก 0, 10, 20, 30, 40 และ 50 รอบ (1-6); (ค) การเปลี่ยนแปลงของปริมาณเงินในผ้าทั้งสองชนิดตลอดรอบการซัก; (ง) ภาพ SEM ของผ้า Ag/PVA/PP (1-3) และผ้า Ag/PP (4-6) หลังจากซัก 10, 40 และ 50 รอบ
รูปที่ 7 แสดงฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียและภาพถ่ายจากกล้องดิจิทัลของผ้า Ag/PVA/PP ต่อเชื้อ E. coli หลังจากซัก 10, 20, 30 และ 40 รอบ หลังจากการซัก 10 และ 20 ครั้ง ประสิทธิภาพในการต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้า Ag/PVA/PP ยังคงอยู่ที่ 99.99% และ 99.93% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ยอดเยี่ยม ระดับฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้า Ag/PVA/PP ลดลงเล็กน้อยหลังจากซัก 30 และ 40 ครั้ง ซึ่งเป็นผลมาจากการสูญเสีย AgNPs หลังจากการซักเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม อัตราการต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้า Ag/PP หลังจากซัก 40 ครั้งอยู่ที่เพียง 80.16% เท่านั้น เห็นได้ชัดว่าฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียของผ้า Ag/PP หลังจากซัก 40 รอบนั้นน้อยกว่าผ้า Ag/PVA/PP มาก
(ก) ระดับของกิจกรรมต่อต้านแบคทีเรียต่อเชื้อ E. coli (ข) เพื่อการเปรียบเทียบ ภาพถ่ายผ้า Ag/PVA/PP ที่ถ่ายด้วยกล้องดิจิทัลหลังจากซักผ้า Ag/PP ที่ความเข้มข้นของแอมโมเนียเงิน 30 มิลลิโมลาร์เป็นเวลา 10, 20, 30, 40 และ 40 รอบก็แสดงไว้ด้วย
รูปที่ 8 แสดงแผนผังการผลิตผ้า Ag/PVA/PP ขนาดใหญ่โดยใช้กระบวนการรีดสองขั้นตอน คือ แช่สารละลาย PVA/กลูโคสในโครงม้วนเป็นระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นนำออกมาชุบด้วยสารละลายซิลเวอร์แอมโมเนียในลักษณะเดียวกัน เพื่อให้ได้ผ้า Ag/PVA/PP (รูปที่ 8a) ผ้า Ag/PVA/PP ที่ได้ยังคงมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดีเยี่ยมแม้จะทิ้งไว้ 1 ปี สำหรับการผลิตผ้า Ag/PVA/PP ขนาดใหญ่ ผ้า PP แบบไม่ทอที่ได้จะถูกชุบด้วยกระบวนการรีดต่อเนื่อง จากนั้นจึงผ่านสารละลาย PVA/กลูโคสและสารละลายซิลเวอร์แอมโมเนียตามลำดับ และผ่านกระบวนการสองวิธี วิดีโอที่แนบมา ระยะเวลาการชุบจะถูกควบคุมโดยการปรับความเร็วของลูกกลิ้ง และปริมาณสารละลายที่ถูกดูดซับจะถูกควบคุมโดยการปรับระยะห่างระหว่างลูกกลิ้ง (รูปที่ 8b) เพื่อให้ได้ผ้าไม่ทอ Ag/PVA/PP ขนาดใหญ่ (50 ซม. × 80 ซม.) และลูกกลิ้งเก็บวัสดุ กระบวนการทั้งหมดนั้นง่ายและมีประสิทธิภาพ ซึ่งเอื้อต่อการผลิตขนาดใหญ่
แผนผังแสดงการผลิตผลิตภัณฑ์เป้าหมายขนาดใหญ่ (ก) และแผนผังแสดงกระบวนการม้วนเพื่อผลิตวัสดุไม่ทอ Ag/PVA/PP (ข)
ผ้านอนวูฟเวน PVA/PP ที่มีส่วนผสมของเงิน ผลิตขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีการสะสมในสถานะของเหลวแบบง่าย (in-situ liquid phase deposition) ร่วมกับกระบวนการแบบม้วนต่อม้วน เมื่อเปรียบเทียบกับผ้า PP และผ้า PVA/PP แล้ว คุณสมบัติเชิงกลของผ้านอนวูฟเวน Ag/PVA/PP ที่เตรียมขึ้นนั้นดีขึ้นอย่างมาก เนื่องจากชั้นปิดผนึก PVA สามารถปรับปรุงการยึดเกาะของ Ag NPs กับเส้นใย PP ได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ ปริมาณการเติม PVA และปริมาณ Silver NPs ในผ้านอนวูฟเวน Ag/PVA/PP สามารถควบคุมได้ดีโดยการปรับความเข้มข้นของสารละลาย PVA/กลูโคส และสารละลาย Silver Ammonia โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผ้านอนวูฟเวน Ag/PVA/PP ที่เตรียมขึ้นโดยใช้สารละลาย Silver Ammonia ความเข้มข้น 30 มิลลิโมลาร์ มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีที่สุดและยังคงมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย E. coli ได้อย่างดีเยี่ยม แม้หลังจากผ่านการซัก 40 รอบ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการป้องกันคราบสกปรกได้ดี ผ้านอนวูฟเวน PP เมื่อเปรียบเทียบกับข้อมูลในเอกสารอื่นๆ ผ้าที่เราได้มาโดยใช้วิธีการที่ง่ายกว่านั้นแสดงให้เห็นถึงความทนทานต่อการซักที่ดีกว่า นอกจากนี้ ผ้าไม่ทอ Ag/PVA/PP ที่ได้ยังมีคุณสมบัติการซึมผ่านของความชื้นที่ดีเยี่ยมและสวมใส่สบาย จึงสามารถนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมได้
รวมข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับหรือวิเคราะห์ในระหว่างการศึกษาครั้งนี้ (และไฟล์ข้อมูลสนับสนุน)
Russell, SM และคณะ ไบโอเซนเซอร์เพื่อต่อสู้กับพายุไซโตไคน์ของโควิด-19: ความท้าทายที่รออยู่ข้างหน้า ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020)
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V และ Harkey A. COVID-19 และการตอบสนองต่อหลายอวัยวะ คำถามปัจจุบัน หัวใจ 45, 100618 (2020)
Zhang R และคณะ การประมาณจำนวนผู้ป่วยโรคโคโรนาไวรัสในปี 2019 ในประเทศจีนได้รับการปรับตามระยะและภูมิภาคที่มีการระบาด front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. และคณะ วัสดุคอมโพสิตผ้าโพลีโพรพีลีนแบบไม่ทอที่มีความยืดหยุ่น มีคุณสมบัติกันน้ำและนำไฟฟ้าสูง สำหรับการป้องกันสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า เคมี. วิศวกร. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. และคณะ การพัฒนาฟิล์มนาโนคอมโพสิตโพลีอะคริโลไนไตรล์/ซิลเวอร์แบบหลายหน้าที่: ฤทธิ์ต้านแบคทีเรีย ฤทธิ์เร่งปฏิกิริยา การนำไฟฟ้า การป้องกันรังสียูวี และเซ็นเซอร์ SERS แบบแอคทีฟ J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020)
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U และ Parajuli N. งานวิจัยปัจจุบันเกี่ยวกับอนุภาคนาโนเงิน: การสังเคราะห์ การวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะ และการประยุกต์ใช้ J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
เติ้งต้า, เฉินจื้อ, หูหยง, หม่าเจี้ยน, ตง YDN กระบวนการง่ายๆ ในการเตรียมหมึกนำไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบของเงินและนำไปใช้กับพื้นผิวที่เลือกความถี่ นาโนเทคโนโลยี 31, 105705–105705 (2019)
Hao, Y. และคณะ พอลิเมอร์ไฮเปอร์แบรนช์ทำให้สามารถใช้อนุภาคนาโนเงินเป็นสารคงตัวสำหรับการพิมพ์อิงค์เจ็ทของวงจรแบบยืดหยุ่นได้ R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P และ Kawasaki HJML เครือข่ายเส้นใบนำไฟฟ้าที่ผลิตโดยการประกอบอนุภาคนาโนเงินด้วยตนเองเพื่อการประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ในเซ็นเซอร์แบบยืดหยุ่น Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020)
Li, J. และคณะ นาโนสเฟียร์และอาร์เรย์ซิลิกาที่ตกแต่งด้วยอนุภาคนาโนเงินเป็นสารตั้งต้นที่มีศักยภาพสำหรับการกระเจิงรามานที่เสริมประสิทธิภาพบนพื้นผิว ASU Omega 6, 32879–32887 (2021)
Liu, X. และคณะ เซ็นเซอร์การกระเจิงรามานแบบปรับปรุงพื้นผิวขนาดใหญ่ที่มีความยืดหยุ่น (SERS) พร้อมความเสถียรของสัญญาณและความสม่ำเสมอสูง การประยุกต์ใช้ ACS Matt. อินเทอร์เฟซ 12, 45332–45341 (2020)
Sandeep, KG และคณะ โครงสร้างเฮเทอโรสตรักเจอร์แบบลำดับชั้นของแท่งนาโนฟูลเลอรีนที่ประดับด้วยอนุภาคนาโนเงิน (Ag-FNRs) ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้น SERS ที่มีประสิทธิภาพและไม่ขึ้นกับอนุภาคเดี่ยว ฟิสิกส์ เคมี เคมี ฟิสิกส์ 27, 18873–18878 (2018)
Emam, HE และ Ahmed, HB การศึกษาเปรียบเทียบโครงสร้างนาโนของวุ้นโฮโมเมทัลลิกและเฮเทอโรเมทัลลิกระหว่างการย่อยสลายด้วยสีย้อม ความเป็นสากล J. Biol. โมเลกุลขนาดใหญ่ 138, 450–461 (2019)
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS และ Ahmed, HB การเร่งปฏิกิริยาด้วยนาโนที่ขึ้นอยู่กับโลหะเพื่อลดมลพิษอะโรมาติก วันพุธ วิทยาศาสตร์ มลพิษ ทรัพยากร ความเป็นสากล 27, 6459–6475 (2020)
Ahmed HB และ Emam HE นาโนโครงสร้างแกน-เปลือกสามชั้น (Ag-Au-Pd) ที่ปลูกจากเมล็ดที่อุณหภูมิห้องเพื่อการฟอกน้ำที่มีศักยภาพ พอลิเมอร์ ทดสอบ 89, 106720 (2020)