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Elettrofilatura
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L'elettrofilatura (detta anche filatura elettrostatica o electrospinning) è un efficace processo produttivo elettrodinamico utilizzato sia industrialmente sia a livello di ricerca laboratoriale per la produzione di fibre con diametri estremamente ridotti, tipicamente inferiori al micron, fino a pochi nanometri.[1][2][3][4]
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Con i metodi di filatura convenzionali (per esempio la separazione di fase, l'auto-assemblaggio, il melt blowing o la sintesi da modelli) è possibile produrre filamenti con diametri minimi dell'ordine di qualche micron, e talvolta con difficoltà.[5] Inoltre, raramente questi riescono a raggiungere e/o superare l'elettrofilatura in termini di versatilità del processo, facilità di produzione di fibre e possibilità di implementazione a livello industriale. L'elettrofilatura rappresenta pertanto la tecnologia più largamente utilizzata nella produzione di nanofibre, grazie alla sua facilità di utilizzo e controllo.[6][7][8]
In termini di versatilità del processo, l'elettrofilatura consente la fabbricazione di fibre in modo continuo a partire da materiali polimerici che possono essere portati ad uno stato fluido ad elevata viscosità attraverso la fusione (ottenuta col calore) o la dissoluzione in opportuni solventi. Nella soluzione di partenza possono anche essere aggiunte altre specie quali - per esempio - particelle ceramiche, nanoparticelle metalliche o molecole funzionalizzate (ad esempio molecole fotocromiche, termocromiche, ecc) con il fine di conferire alla fibra finale particolari proprietà utili in applicazioni altamente specializzate.[3][8][9][10][11][12][13]
Il processo è essenzialmente basato sul flusso e il rapido allungamento di una soluzione polimerica elettrificata mediante l'applicazione di alte tensioni. Il getto polimerico che si genera, viene accelerato ed allungato da un campo elettrostatico esterno e, durante il volo verso il collettore, si stira ed assottiglia. Il solvente evapora nel tragitto provocando la solidificazione e deposizione di nanofibre solide su un substrato (posto sul collettore).[2][8][9]
Con la riduzione delle dimensioni alla scala nanometrica, le fibre ottenute acquisiscono nuove proprietà, come un'elevata area superficiale specifica (molto elevata in rapporto al volume), porosità ed elevato modulo elastico. Le nanofibre trovano applicazione in diversi settori tecnologicamente avanzati quali l'ingegneria biomedica, sistemi di filtrazione di sostanze tossiche, produzione di tessuti speciali protettivi, l'elettronica organica flessibile e l'energia.[3][8][14]