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ANTECEDENTES

Proceso de electrohilado
Descripción del proceso
El proceso de electrohilado utiliza fuerzas electrostáticas para generar fibras
poliméricas. Al aplicar un campo electrostático de alto voltaje, las gotas de polímero son
sometidas a una inestabilidad, formándose fibras al ser superada la tensión superficial de
la gota de solución polimérica. Una serie de parámetros deben seroptimizados con el fin
de generar fibras en lugar de gotas. El aparato de electrohilado típico puede ser utilizado
para formar las fibras en función de parámetros, tales como la distancia entre la aguja y
el colector y el voltaje aplicado. En recientes trabajos se ha estudiado con mayor
profundidad los parámetros o variables del proceso, lo cual ha resultado en la
elaboración de nanofibras condiámetros en el rango de 100 nm a 500 nm, la posibilidad
de la fabricación de nanofibras ha causado un resurgimiento del interés en el proceso de
electrohilado debido a las aplicaciones potenciales de las mismas en

filtración,

manufactura de textiles y materiales biológicos con usos como andamios para tejidos,
así como en la encapsulación y liberación de medicamentos.
El equipo típicode electrohilado consiste en un tubo capilar o aguja, a través del
cual el líquido es sometido a un campo de alto voltaje con polaridad positiva o negativa
por una fuente de alto voltaje y un colector conectado a tierra, el cual se muestra en la
Figura 1. Por medio de una bomba inyectora la solución polimérica se hace pasar a
través del capilar formando una gota colgante en la punta. Unelectrodo de la fuente de

Figura 1. Representación esquemática del sistema de electrohilado.

alto voltaje es conectado

a la aguja o capilar.

Al aplicar el alto voltaje, la

solución se carga, lo que provoca un aumento de la intensidad del campo eléctrico por lo
que las fuerzas de repulsión entre las cargas iguales presentes en el líquido y las fuerzas
de atracción entre las cargasopuestas del líquido y el colector, generen fuerzas de
tensión sobre el líquido, alargando la caída de la gota colgante en la punta del capilar. La
intensidad de campo eléctrico se incrementa hasta que alcance el equilibrio entre las
fuerzas electrostáticas, lo que provoca un valor de la tensión superficial en el líquido que
conduce a la formación del cono de Taylor, el cual se puede observar en laFigura 2. Si
el voltaje aplicado se continúa incrementando producirá un chorro de fibras acelerado
desde el vértice del cono hacia el colector, que está conectado a tierra. Mientras que el
chorro de la fibra es dirigido hacia el colector se somete a una inestabilidad en la
solución polimérica, lo que aumenta el tiempo de tránsito en la longitud del camino al
colector y ayuda en eladelgazamiento de las fibras y a la evaporación de los disolventes.
Yarin ha sugerido que esta inestabilidad se debe a la repulsión entre las cargas que se
encuentran en la solución polimérica [104]. Doshi y Reneker tenían la hipótesis de que
aumenta la densidad de carga conforme el chorro de fibra va adelgazando,
incrementando dramáticamente la repulsión de carga radial que hace que el chorro de
fibrase divida en una serie de pequeñas fibras [105]. Sin embargo, en estudios más
recientes y gracias a la fotografía de alta velocidad se obtuvo la imagen de la zona
inestable del chorro de la fibra, revelando una inestabilidad que hace que la única fibra
sea doblada y gire rápidamente dando la impresión de que la fibra está dividida en
muchas fibras pequeñas [106,107].

Figura 2. Fotografíade un menisco de alcohol polivinílico en solución acuosa,
mostrando el cono de Taylor en la producción de la fibra por la técnica de electrohilado.
Fuente: [103]

Las fibras poliméricas se depositan en un colector conectado a tierra. Dependiendo de la
aplicación pueden ser utilizadas diversas configuraciones de colectores, incluyendo una
placa fija, carrete con movimiento, en agua o en...