Инновационные применения нанотехнологий в сочетании с наукой о волокнах

. Если есть вероятность, что вы использовали повязку для покрытия раны, лечили инфекцию, потребляя антибиотики, или использовали природный газ для обогрева дома, то возможно, что различные достижения в области исследований в области нанотехнологий при Университет штата Колорадо (CSU) может быть выгодным.

Доцент Вивиан Ли. Авторы: Университет штата Колорадо

Вивиан Ли, доцент кафедры дизайна и мерчендайзинга, имеет различные исследовательские работы, связанные с наукой о нанотехнологиях и волокнами. Ли также занимается занятиями в области текстильной науки, важной составляющей отдела одежды и мерчендайзинга в отделе.

Раннее исследование

В то время, когда Ли начал аспирантуру в Корнельском университете, она сотрудничала с профессором там, работая над анализом волоконной науки. В течение короткого времени наука о волокнах оказалась для Ли и главным интересом к ее достижению.

Ли начал анализировать, как волокно смазывалось в процессе прядения. Она стремилась получить глубокое знание функционирования материала на молекулярном уровне и фактическую роль процесса смазки в качестве защитного слоя. Это было ее первое представление о функционировании волоконной науки в наномасштабе.

Исследования с использованием наноструктурированных материалов

Департамент дизайна и мерчендайзинга отреставрировал новую лабораторию для Ли, которая провела свои исследования в области нанотехнологий. Дополнительное пространство позволяет ей эффективно и эффективно исследовать материалы с наноструктурами.

Наночастицы представляют собой исключительно мелкие частицы размером 1-100 нм, где 1 нм равно одной миллиардной части 1 м. Исследование наночастиц предусматривает использование специального оборудования.

После выделения дополнительного пространства в настоящее время Ли использует новый микроскоп – атомно-силовой микроскоп (АСМ), который упростит процесс получения глубоких знаний об этих наночастицах. Новый микроскоп позволяет Li наблюдать 3D-виртуальную модель частицы, созданной ею в лаборатории, позволяя ей глубоко проанализировать функционирование частицы.

Другие отделы, такие как биология, машиностроение, химия, химическая инженерия и биомедицинская инженерия, также используют АСМ для анализа органических и неорганических материалов.

Наночастицы в недрах

После того, как она закончила свою кандидатскую диссертацию в области волоконной науки в 2009 году, Ли работал в Отделе наук о Земле и атмосфере в Корнельском университете, где она начала исследование наночастиц. В 2013 году, после того как она присоединилась к CSU, она продолжила создание и исследование наночастиц в сотрудничестве с Уильямом Сэнфордом, преподавателем CSU в отделе геофизических исследований.

Основной целью проекта является создание наночастиц, которые можно вводить в подполье нефтяных резервуаров для поиска присутствия масел. Это обеспечивает высокоэффективную добычу нефти и газа.

Используя существующие методы отслеживания, нефтегазовая промышленность добывает лишь небольшой процент нефти и газа, которые на самом деле существуют.

В настоящее время средняя добыча для газовой и нефтяной промышленности составляет от 30 до 50 процентов продукта. Это означает, что от 50 до 70 процентов оставлено под землей .

Вивиан Ли, доцент кафедры дизайна и мерчандайзинга, ХСС

Процесс, разработанный Ли, является недорогим и может позволить отраслям отслеживать частицы, устраняя ложные индикаторы. В отличие от химических индикаторов, которые могут попасть в подповерхностную часть, часть их разбросана по мелким трещинам, через которые жидкость не может пройти, флуоресцентные углеродные наночастицы можно проследить очень легко. Поскольку наночастицы продолжают оставаться в потоке жидкости, они могут точно отслеживать нефть, поскольку они могут отслеживать течение в недрах.

Как Ли разработала свою наночастицу в настоящее время, она и Сэнфорд, ее коллега, стремятся найти больше возможностей для проведения полевых испытаний, чтобы увидеть фактическое поведение наночастиц в полевых условиях. После исследований и импровизации наночастицы станут доступными и доступными для промышленности.

Нанотехнологии в здравоохранении

Фокус на текстильной науке уступил место более широкому применению нанотехнологий, например, в медицинской области.

Ли сотрудничает с двумя другими учеными из факультетов химии и микробиологии в ХГУ, чтобы разработать нановолокна, которые можно интегрировать в повязку или повязку. Проведя длинную процедуру лабораторного состава, Ли разработал и исследовал нановолокна, которые показывают, развивается ли бактериальная инфекция в ране.

Поскольку размер нановолокон меньше 100 нм, нанотехнология имеет возможность точно определить местоположение бактериальной инфекции. Первоначально волокна имеют синий цвет и трансформируются в розовый или красный цвет при наличии бактерий. Раннее визуальное наблюдение может пригодиться в различных разрозненных приложениях.

Ссылаясь на источник информации, около 90 000 человек умирают каждый год из-за заражения, заключенного в медицинское учреждение или больницу. Использование этой нанотехнологии может позволить очень быстрое распознавание бактериальных инфекций, позволяя пациентам лечиться немедленно. Идентификация наличия бактериальной инфекции также может помочь врачам осознать потребность в антибиотиках и предотвращать чрезмерное употребление наркотиков, что завершается устойчивыми к антибиотикам инфекциями.

Хотя Ли еще должен получить глубокие знания о научных аспектах того, как бактерии начали менять цвет, она знала, что может изменять размер нановолокон для точного обнаружения бактерий. У нее также есть знания о механизме изменения цвета.

Я думаю, для ученых очень важно знать и понимать фактическое применение нановолокон, чтобы мы могли узнать, что происходит при изменении цвета. Это может помочь нам более эффективно модифицировать и тестировать нановолокон . Как только мы узнаем об этом, мы можем помочь сделать волокно релевантным для многих различных приложений .

Вивиан Ли

Это может трансформировать одну из особенностей отрасли здравоохранения и может оказаться полезной для таких группировок, как дома престарелых, старшие живые сообщества, военные и многие другие области, которые страдают от бактериальных инфекций.

Следующие шаги

Ли также анализирует различные другие исследовательские достижения, принимая науку о нанотехнологиях и волокнах, и она уверена, что это будет играть важную роль в повышении эффективности наноструктурированных материалов. В ее лаборатории были учтены и исследованы концепции, такие как решение «все-в-одном» для бактериальной инфекции или различные другие применения нановолокон в ресторане для устранения микробного загрязнения.

Необходимо постоянно обновлять функции и производительность текстиля для улучшения жизни людей, защиты и благосостояния . Мои исследования направлены на устранение этой необходимости, сосредоточив внимание на разработке многофункциональных текстильных материалов посредством применения нанотехнологий. Достижения в области нанотехнологий предоставляют беспрецедентные возможности в текстильной промышленности для повышения производительности и создания новых функциональных возможностей .

Вивиан Ли

Департамент дизайна и мерчандайзинга является частью Колледжа здравоохранения и гуманитарных наук ХСС.

Source link