Electrospinning de polímeros en solución. Parte I: Fundamentos teóricos

Electrospinning of Polymers in Solution. Part I: Theoretical Foundation

La técnica del electrospinning se conoce desde la década de 1930, pero sólo con la llegada de las nuevas aplicaciones nanotecnológicas se redescubrió esta técnica y adquirió importancia para la producción de nanomateriales. Se ha investigado el potencial para obtener diferentes nanofibras con tamaños que oscilan entre 50 y 500 nm y longitudes micrométricas para distintos materiales, con resultados prometedores en diferentes aplicaciones. La primera parte de esta revisión tiene por objeto describir los fundamentos del proceso de electrospinning. Se describe la influencia de variables del proceso como el campo aplicado, la distancia de trabajo, la velocidad de rotación del colector y el caudal de inyección de la solución. También se discuten las variables asociadas a este sistema, como el tipo de disolvente y el polímero de interés.

INTRODUCCIÓN

Recientemente se han investigado nuevas fronteras en la aplicación de polímeros, implicando la obtención de nuevas moléculas precursoras, estructuras y disposiciones moleculares en etapas de síntesis y procesamiento[1,2]. Entre los temas de interés, el procesado de materiales poliméricos en nanómetros está recibiendo una atención constante debido a las nuevas propiedades asociadas a la escala nanométrica, así como a las posibles nuevas aplicaciones de dichos materiales[1,2]. Diferentes geometrías pueden dar lugar a propiedades y aplicaciones diferentes, lo que permite trabajar en el procesamiento de estas nanoestructuras.

Entre los formatos de mayor interés científico y tecnológico, las nanofibras o los nanohilos se encuentran entre los más estudiados, dado su número de posibles aplicaciones[2]. En particular, el método de electrospinning está resultando muy conveniente para producir estas nanoestructuras. Este método fue propuesto por primera vez por Formhal en 1938[3], y redescubierto recientemente por Reneker y Doshi[4], ha sido ampliamente estudiado para la producción de varios tipos de nanofibras o nanocables fabricados a partir de diferentes polímeros, como poli(vinilpirrolidona)[5], poli(ácido láctico)[6], poli(alcohol vinílico)[7], etc.

En este artículo se revisan los aspectos básicos de la técnica, su aplicación a diferentes polímeros y la futura aplicación de los materiales obtenidos. Mediante observaciones experimentales, Reneker y Yarin[2] propusieron dividir el chorro de electrospun en cuatro regiones distintas, como se muestra en la figura 1.