Bagaimana Tegangan Bentuk Jet Elektrospinning dan Morfologi Nanoserat: Simulasi dan Validasi Lab

Pendahuluan

Dengan banyak keunggulan seperti luas permukaan tinggi, diameter fiber yang dapat dikontrol dan ketebalan membran, serta struktur pori terhubung, nanoserat mendapatkan studi intensif dan telah diterapkan di banyak bidang [1]. Sebagai salah satu metode persiapan nanoserat yang paling sederhana, teknik elektrospinning telah menarik perhatian banyak tidak hanya dalam penelitian akademis tetapi juga dalam industriasi praktis [2, 3].

Dalam sudut pandang aplikasi rekayasa praktis, diameter nanoserat dan distribusi diameter adalah dua parameter kunci. Pada satu sisi, sebagian besar area aplikasi memilih diameter fiber yang lebih kecil seperti penyaringan udara, karena diameter fiber yang lebih kecil berarti tidak hanya luas permukaan yang lebih tinggi yang membuat membran nanoserat memiliki kapasitas adsorpsi polutan yang lebih besar tetapi juga ukuran pori yang lebih kecil yang memberinya kemampuan menolak polutan yang lebih tinggi [4, 5]. Banyak metode telah dikembangkan untuk mengejar nanoserat yang lebih halus. Misalnya, menambahkan garam ionik/anorganik dapat menjadi cara efektif karena garam dapat meningkatkan konduktivitas cairan spinning [6, 7]. Wang et al. melaporkan bahwa peningkatan laju alir cairan pelapis dapat mengurangi diameter nanoserat yang dihasilkan dalam proses spinning koaksial [8]. Hai et al. mengembangkan spinneret konsentrik yang dapat dilepas yang dapat memegang energi pada cairan kerja oleh tabung polimer luar, yang bermanfaat untuk mempersiapkan nanoserat inti-kulit yang jauh lebih halus [9]. Pada sisi lain, distribusi diameter yang sempit menghasilkan kontrol yang lebih baik atas ukuran pori dalam konstruksi membran nanoserat, yang krusial dalam area pemisahan khususnya dalam penyaringan air [10, 11].

Dalam proses spinning, banyak parameter dari perangkat dan larutan precursor yang terlibat dalam diameter dan distribusi diameter nanoserat. Pertama, bentuk elektroda spinning memainkan peran signifikan dalam menentukan distribusi medan listrik dan, sebagai hasilnya, memiliki pengaruh penting pada proses spinning dan morfologi nanoserat [12, 13]; kedua, properti precursor seperti konsentrasi, tegangan permukaan, dan viskositas [14, 15]; ketiga, parameter spinning seperti tegangan, jarak kolektor, dan bahkan bentuk kolektor [16, 17]; keempat, kondisi ambien seperti kelembaban dan suhu [18]. Di antaranya, nilai tegangan memiliki efek yang sangat krusial terhadap diameter dan distribusi diameter nanoserat, meskipun parameter tersebut sinergis mempengaruhi proses spinning dan morfologi nanoserat [19].

Secara teoretis, diameter nanoserat menurun dengan peningkatan nilai tegangan di mana gaya medan listrik diperkuat [20]. Oleh karena itu, peningkatan nilai tegangan dapat menjadi jalur yang dapat dilakukan untuk mencapai nanoserat superhalus [21]. Hasanzadeh et al. [22] mengurangi diameter nanoserat poliakrilonitril dari 212 hingga 184 nm menggunakan tegangan yang diterapkan dari 14 hingga 22 kV. Ranjbar-Mohammad et al. [23] memproduksi nanoserat komposit gumi tragakan/poli (alkohol vinil) dan mencapai penurunan diameter fiber dari 153 hingga 98 nm dengan mengubah tegangan dari 10 hingga 20 kV. Namun, menariknya, untuk elektrospinning jarum tunggal tradisional (TNE), ada dua fenomena pada nilai tegangan tinggi dalam proses spinning: (1) diameter fiber yang lebih tinggi. Hal yang diketahui adalah bahwa diameter nanoserat menurun dengan peningkatan nilai tegangan pada awalnya, sementara meningkat pada nilai tegangan tinggi [24]; (2) distribusi diameter fiber yang luas. Distribusi diameter fiber yang luas dicapai pada nilai tegangan tinggi dalam proses spinning TNE. Dengan kata lain, nilai tegangan yang lebih tinggi tidak diinginkan dalam proses spinning TNE. Akibatnya, merupakan tugas yang sulit untuk mendapatkan nanoserat dengan diameter lebih kecil dan distribusi diameter yang sempit karena nilai terbatas dari tegangan dalam proses spinning TNE.

Oleh karena itu, diskusi mekanisme yang relevan sangat diinginkan untuk mengungkap fenomena dan manfaat persiapan nanoserat. Namun, sedikit literatur yang melaporkan mekanisme fenomena bahwa metode TNE mempersiapkan nanoserat dengan diameter yang lebih tinggi dan distribusi diameter yang lebih luas pada nilai tegangan tinggi. Banyak penelitian sebelumnya menerapkan metode simulasi numerik oleh program Maxwell untuk mengevaluasi secara intuitif distribusi dan intensitas medan listrik perangkat elektrospinning [26,27,28]. Dalam studi ini, kami mempelajari mekanisme dalam sudut pandang khusus dan bertujuan untuk (1) simulasi numerik distribusi medan listrik di sekitar elektroda spinning dalam proses spinning TNE dengan perubahan pasokan tegangan, (2) verifikasi eksperimental dari hasil simulasi numerik dan nilai tegangan pada proses spinning dan morfologi nanoserat, dan (3) kesimpulan proses spinning dengan peningkatan nilai tegangan dan diskusi mekanisme morfologi nanoserat yang anormal pada nilai tegangan tinggi.

Metode

Bahan

Poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP, Mw = 400.000) dibeli dari Aladdin Industrial Corporation, Shanghai, China. Polyvinyl alcohol (PVA), N,N-dimetil formamida (DMF), dan aseton disuplai oleh Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. (Suzhou, China). Semua reagen adalah grade analitis dan digunakan seperti diterima tanpa perawatan lebih lanjut.

Persiapan Nanoserat PVA di Bawah Berbagai Nilai Tegangan

PVDF-HFP (11 wt%) dilarutkan dalam pelarut biner DMF/aseton dengan rasio bobot 1:1 pada suhu kamar selama 4 jam. Dalam eksperimen spinning, nilai tegangan 6, 10, 15, 20, 25, dan 30 kV diterapkan pada ujung jarum seringa (diameter internal 0,8 mm). Jarak kolektor adalah 15 cm. Laju alir volume konstan 1,0 ml/jam dipelihara menggunakan pompa seringa. Suhu dan kelembaban relatif (RH) yang digunakan dalam proses spinning adalah 25 ± 2 °C dan 55 ± 3 persen, masing-masing, dan tetap konstan.

Persiapan Nanoserat PVA di Bawah Berbagai Nilai Tegangan

PVA (12 wt%) dilarutkan dalam air deionisasi pada 95 °C selama 2 jam. Dodeksilbenzenasetonat natrium (0,01 persen) ditambahkan ke dalam larutan untuk menurunkan tegangan permukaan larutan. Dalam eksperimen spinning, nilai tegangan 7, 10, 15, 20, 25, dan 30 kV diterapkan pada ujung jarum seringa (diameter internal 0,8 mm). Jarak kolektor adalah 15 cm. Laju alir volume konstan 0,8 ml/jam dipelihara menggunakan pompa seringa. Suhu dan RH yang digunakan dalam proses spinning adalah 25 ± 2 °C dan 55 ± 3 persen, masing-masing, dan tetap konstan.

Karakterisasi

Morfologi membran nanoserat elektrospun diamati menggunakan mikroskopi elektron pemindai (Hitachi S-4800, Tokyo, Jepang) pada 20 °C, 60 RH. Sampel dilapisi dengan lapisan emas sebelum diimajing. Sampel dipotong menjadi 2 × 4 mm² dan difoto pada tegangan percepatan 5 kV dan arus 10 mA. Diameter fiber elektrospun dihitung dengan mengukur paling sedikit 100 fiber secara acak menggunakan program ImageJ. Gambar optik difoto oleh kamera (SONY, ILCE-6400L). Dalam proses difoto, papan hitam ditempatkan di belakang dan sorotan ditempatkan berlawanan dari lensa kamera, yang dapat difoto proses spinning dengan kualitas tinggi.

Dalam proses simulasi numerik, medan listrik di sekitar elektroda spinning dihitung dengan menggunakan Maxwell 2D (ANSOFT Corporation). Parameter simulasi adalah diameter luar dan dalam jarum masing-masing 1,2 mm dan 0,8 mm; panjang tiga titik melebar adalah 1,3 mm, 0,88 mm, dan 0 mm, masing-masing; dan jarak kolektor adalah 15 cm. Program Maxwell menggunakan metode elemen hingga dan jaring adaptif untuk mencapai solusi yang konvergen. Dalam proses simulasi, perhitungan selesai ketika Energi Kesalahan dan Delta Energi kurang dari 1 persen. Konduktivitas model larutan polimer dalam proses simulasi adalah 1,6 μs/cm.

Hasil dan Pembahasan

Diagram Skema Evolusi Jet dan Simulasi Numerik Medan Listrik di Sekitar Elektroda dengan Perubahan Nilai Tegangan

Dalam proses spinning, berbagai parameter mempengaruhi diameter nanoserat/partikel yang dihasilkan, seperti yang dilaporkan oleh Huang et al. [29]; panjang jet cairan dan sudut jet cairan dapat membantu memprediksi diameter nanoserat/partikel yang dihasilkan. Dalam proses spinning TNE, panjang titik melebar akan menurun dengan peningkatan nilai tegangan (Gambar 1a–c) [30]. Tiga panjang titik melebar: titik melebar panjang, titik melebar pendek, dan tidak ada titik melebar disimulasikan, masing-masing (Gambar 1). Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 1a, pada nilai tegangan rendah, larutan polimer membentuk titik melebar panjang pada ujung jarum karena gaya listrik lemah. Dalam situasi ini, medan listrik terkonsentrasi pada ujung titik melebar (Gambar 1d). Oleh karena itu, kita dapat spekulasi bahwa hanya satu jet akan dihasilkan dari ujung titik melebar dalam hal ini (Gambar 1a). Dengan peningkatan nilai tegangan, panjang titik melebar berkurang karena gaya medan listrik yang lebih kuat (Gambar 1b), yang sesuai dengan studi sebelumnya bahwa ketinggian konus Taylor secara bertahap menurun seiring peningkatan tegangan yang diterapkan dari 13 hingga 16 kV [31]. Dan medan listrik terkonsentrasi pada ujung titik melebar juga (Gambar 1e), menghasilkan satu polimerik jet masih (Gambar 1b). Namun, dengan peningkatan nilai tegangan ke nilai kritis, titik melebar menghilang (Gambar 1c), dan medan listrik terkuat beralih ke tepi tabung ujung jarum (Gambar 1f). Dalam situasi ini, lebih dari satu jet akan terbentuk di sepanjang tepi tabung ujung jarum (Gambar 1c).

a–f Diagram skema evolusi jet dan distribusi medan listrik pada tiga panjang titik melebar (titik melebar panjang, titik melebar pendek, tidak ada titik melebar)

Diagram vektor kecepatan dapat menjadi indikator yang efektif untuk jumlah dan arah jet polimer [32]. Oleh karena itu, plot vektor kecepatan di sekitar ujung jarum disimulasikan dalam Gambar 2b, d, di mana panah menunjukkan arah kecepatan dan panjang serta warna panah mewakili nilai. Panah terpanjang dengan warna merah tua adalah situs di mana polimerik jet dihasilkan. Seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 2b, warna merah dan panah terpanjang berada di depan ujung larutan di mana hanya satu jet terbentuk, yang sesuai dengan diagram distribusi medan listrik bahwa medan listrik intens pada ujung titik melebar (Gambar 2a). Berbeda, medan listrik intens pada tepi tabung ujung jarum ketika tidak ada titik melebar (Gambar 2c). Sementara itu, panah yang relatif terpanjang dan warna merah muncul dari tepi tabung ujung jarum (Gambar 2d). Akibatnya, lebih dari satu jet dihasilkan dari tepi tabung ujung jarum (Gambar 1c).

a Distribusi medan listrik dan b diagram vektor kecepatan di sekitar ujung jarum (titik melebar ada); c distribusi medan listrik dan d diagram vektor kecepatan di sekitar ujung jarum (tidak ada titik melebar)

Secara khusus, pada nilai tegangan tinggi, titik melebar akan menghilang, kemudian medan listrik terkonsentrasi pada tepi tabung; selanjutnya, lebih dari satu jet terbentuk di sekitar ujung jarum (Gambar 3), yang memiliki pengaruh besar pada proses spinning dan morfologi nanoserat. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 3, dispekulasikan bahwa lebih banyak jumlah jet mendukung dua hasil: (1) medan listrik yang lebih lemah untuk setiap jet—meskipun pada nilai tegangan tinggi, jet yang bertambah membagi medan listrik terbatas, menghasilkan medan listrik yang sebenarnya lebih lemah untuk setiap jet, yang berkontribusi untuk mempersiapkan nanoserat dengan diameter fiber yang besar—dan (2) proses spinning yang tidak stabil. Dalam situasi ini, baik intensitas medan listrik yang berbeda dari setiap jet maupun jumlah jet yang berubah, lokasi jet mengarah pada proses spinning yang tidak stabil. Akibatnya, proses spinning yang tidak stabil ini mendukung seragamnya fiber yang lebih buruk dengan distribusi diameter nanoserat yang luas dan bahkan morfologi nanoserat yang buruk, yang menunjukkan efek buruk pada properti membran seperti porositas membran dan distribusi ukuran pori membran [33], kemudian, kinerja buruk dalam beberapa aplikasi praktis.

Diagram skema distribusi medan listrik dan jumlah jet tanpa titik melebar pada nilai tegangan tinggi

Verifikasi Eksperimental dengan Nanoserat PVDF-HFP yang Dihasilkan oleh Elektrospinning

Untuk mengonfirmasi efek perubahan nilai tegangan terhadap morfologi nanoserat, nanoserat PVDF-HFP difabrikasi di bawah berbagai nilai tegangan. Seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 4, nanoserat PVDF-HFP menunjukkan permukaan halus pada semua nilai tegangan. Sementara itu, dengan peningkatan nilai tegangan, diameter nanoserat PVDF-HFP menurun pada awalnya (1004,3 ± 184,7 nm pada 6 kV, 387,4 ± 46,6 nm pada 10 kV, 239,5 ± 20,4 nm pada 15 kV, 149,2 ± 9,5 nm pada 20 kV) (Tabel 1) (Gambar 4a–d), yang disebabkan oleh peningkatan gaya medan listrik yang diinduksi oleh peningkatan nilai tegangan. Namun, diameter fiber bertambah secara bertahap pada tegangan 25 kV (194,2 ± 47,9 nm) (Tabel 1, Gambar 4e) dan 30 kV (247,9 ± 59,6 nm) (Tabel 1, Gambar 4f). Selain itu, nanoserat menunjukkan distribusi diameter yang sempit pada awalnya, sementara menunjukkan distribusi diameter yang buruk pada tegangan 25 kV (Gambar 4e) dan lebih buruk pada tegangan 30 kV (Gambar 4f).

Morfologi nanoserat PVDF-HFP di bawah berbagai nilai tegangan a 6 kV, b 10 kV, c 15 kV, d 20 kV, e 25 kV, dan f 30 kV (skala bar adalah 600 nm)

Untuk mengonfirmasi efek perubahan nilai tegangan terhadap jumlah jet dalam spinning, proses evolusi jet di bawah berbagai nilai tegangan ditunjukkan dalam Gambar 5. Terlihat bahwa panjang titik melebar berkurang dengan peningkatan nilai tegangan dari 6 hingga 20 kV (Gambar 5a–d). Yang lebih penting, hanya satu jet yang diinisiasi pada nilai tegangan di bawah 20 kV, yang sesuai dengan hasil simulasi numerik bahwa medan listrik yang terkonsentrasi pada ujung titik menghasilkan satu jet sebelum hilangnya titik melebar. Namun, dengan peningkatan nilai tegangan, titik melebar menghilang dan dua terbentuk pada ujung jarum (Gambar 5e, f). Hasil ini lebih lanjut mengonfirmasi hasil simulasi numerik bahwa lebih dari satu terbentuk karena medan listrik yang lebih kuat beralih ke tepi tabung ujung jarum pada nilai tegangan tinggi.

Gambar optik evolusi jet dalam proses spinning di bawah berbagai nilai tegangan a 6 kV, b 10 kV, c 15 kV, d 20 kV, e 25 kV, dan f 30 kV (diameter internal spinneret adalah 0,8 mm, diameter luar spinneret adalah 1,2 mm)

Distribusi diameter adalah indikator krusial untuk aplikasi praktis, terutama dalam area pemisahan seperti penyaringan air yang presisi yang membutuhkan distribusi pori yang sempit yang dipengaruhi oleh distribusi diameter. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 6a, diameter fiber adalah 1004,3 ± 184,7 nm dengan distribusi diameter dari 495,1 hingga 1347,9 nm pada nilai tegangan 6 kV. Untuk tegangan 10 kV dan 15 kV, diameter fiber adalah 387,4 ± 46,6 nm dan 239,5 ± 20,4 nm, masing-masing, dengan distribusi diameter yang sempit (Gambar 6b, c). Pada tegangan 20 kV, diameter fiber adalah 149,2 ± 9,5 nm dengan distribusi diameter yang sangat sempit dari 157,6 hingga 207,5 nm (Gambar 6d). Pada nilai tegangan 25 kV, diameter fiber adalah 194,2 ± 47,9 nm dengan distribusi diameter yang luas dari 108,7 hingga 377,8 nm (Gambar 6e). Diameter fiber meningkat menjadi 247,9 ± 59,6 nm dengan distribusi diameter yang jauh lebih luas dari 117,2 hingga 428,3 nm pada nilai tegangan 30 kV (Gambar 6f). Terlihat bahwa nanoserat PVDF-HFP dengan distribusi diameter yang relatif sempit ketika nilai tegangan kurang dari 20 kV. Melebihi tegangan 20 kV, nanoserat PVDF-HFP menunjukkan seragamnya yang lebih buruk dengan diameter fiber rata-rata yang meningkat. Hasil ini lebih lanjut menunjukkan bahwa diameter fiber menurun pada awalnya kemudian naik dengan peningkatan nilai tegangan. Selain itu, menunjukkan distribusi diameter yang luas pada nilai tegangan tinggi, yang sesuai dengan hasil simulasi numerik dan studi sebelumnya [34].

Distribusi diameter nanoserat PVDF-HFP di bawah berbagai nilai tegangan a 6 kV, b 10 kV, c 15 kV, d 20 kV, e 25 kV, dan f 30 kV

Verifikasi Eksperimental dengan Nanoserat PVA yang Dihasilkan oleh Elektrospinning

Untuk lebih lanjut mengonfirmasi efek perubahan pasokan tegangan terhadap morfologi nanoserat dan evolusi jumlah jet dalam spinning, nanoserat PVA difabrikasi di bawah berbagai nilai tegangan. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 7, dengan peningkatan nilai tegangan, diameter nanoserat PVA menurun pada awalnya (nilai tegangan kurang dari 20 kV), disertai dengan bertambah secara bertahap pada tegangan 25 kV (186,7 ± 43,4 nm) dan 30 kV (213,6 ± 64,9 nm). Hasil ini sesuai dengan nanoserat PVDF-HFP. Evaluasi jet dengan nilai tegangan (15, 20, dan 30 kV) ditunjukkan dalam Gambar 8. Terlihat bahwa panjang titik melebar berkurang dan menghasilkan hanya satu jet dari ujung titik melebar pada nilai tegangan 15 dan 20 kV (Gambar 8a, b). Namun, pada nilai tegangan 30 kV, lebih dari satu terbentuk pada ujung jarum (Gambar 8c). Jet yang bertambah menyebabkan dua hasil: (1) diameter rata-rata yang lebih tinggi yang dikonfirmasi oleh perubahan diameter (Tabel 2, Gambar 9) dan (2) distribusi diameter yang lebih buruk yang jelas ditunjukkan dalam Gambar 9 bahwa jarak antara diameter minimum dan maksimum menunjukkan kecenderungan menurun (228 nm pada 7 kV, 212 nm pada 10 kV, 169 nm pada 15 kV, 149 nm pada 20 kV,) tetapi meningkat dramatis menjadi 202 nm pada 25 kV dan 361 nm pada 30 kV.

Morfologi nanoserat PVA di bawah berbagai nilai tegangan a 7 kV, b 10 kV, c 15 kV, d 20 kV, e 25 kV, dan f 30 kV (skala bar adalah 600 nm)

Gambar optik jumlah jet dalam proses spinning di bawah nilai tegangan a 15 kV, b 20 kV, dan c 30 kV (diameter internal spinneret adalah 0,8 mm, diameter luar spinneret adalah 1,2 mm)

Distribusi diameter nanoserat PVA di bawah berbagai nilai tegangan

Kesimpulan Proses Spinning dengan Peningkatan Nilai Tegangan dan Diskusi Mekanisme Evolusi Jet yang Mempengaruhi Proses Spinning dan Morfologi Nanoserat

Berdasarkan hasil simulasi numerik dan verifikasi eksperimental, proses spinning dengan peningkatan nilai tegangan dan mekanisme evolusi jet yang mempengaruhi proses spinning dan morfologi nanoserat sementara disimpulkan sebagai berikut:

Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 10, panjang titik melebar berkurang pada awalnya dan menghilang secara bertahap dengan peningkatan nilai tegangan. Sementara itu, medan listrik intens pada ujung titik melebar pada awalnya dan kemudian beralih ke tepi tabung ujung jarum. Dua fenomena ini menyebabkan hanya satu terbentuk sebelum titik melebar hilang dan lebih dari satu terbentuk setelah titik melebar hilang (Gambar 10).

Diagram skema proses spinning dan evolusi jet dengan peningkatan nilai tegangan

Oleh karena itu, proses spinning dapat secara wajar dipisahkan menjadi dua tahap, sebelum dan setelah hilangnya titik melebar atau tahap stabil dan tidak stabil (Gambar 10). Sebelum hilangnya titik melebar (tahap stabil), diameter fiber menurun dengan peningkatan nilai tegangan dan menunjukkan distribusi diameter yang relatif baik. Setelah hilangnya titik melebar (tahap tidak stabil), (1) diameter fiber meningkat sebaliknya karena medan listrik yang lebih lemah untuk setiap jet yang sebenarnya disebabkan oleh jumlah jet yang bertambah dan (2) distribusi diameter fiber yang lebih buruk disebabkan oleh proses spinning yang tidak stabil (jumlah jet yang berubah, lokasi jet, dan intensitas medan listrik yang berbeda untuk setiap jet). Dalam sudut pandang diskusi di atas, nilai kritis sebelum hilangnya titik melebar adalah nilai tegangan terbaik untuk memproduksi nanoserat dengan diameter fiber yang lebih halus dan distribusi diameter fiber yang baik (Gambar 10).

Kesimpulan

Hasil simulasi numerik dan verifikasi eksperimental menunjukkan bahwa hanya satu terbentuk ketika titik melebar ada dan lebih dari satu dihasilkan setelah hilangnya titik melebar, yang disebabkan oleh medan listrik yang terkonsentrasi pada ujung titik pada awalnya dan kemudian beralih ke tepi tabung ujung jarum dengan peningkatan nilai tegangan. Jet yang bertambah tidak hanya melemahkan medan listrik untuk setiap jet (akibatnya diameter fiber yang tinggi), tetapi juga membuat proses spinning yang tidak stabil (akibatnya distribusi diameter yang luas). Hasil ini secara genial mengungkap mekanisme perubahan morfologi nanoserat pada nilai tegangan tinggi dalam proses spinning TNE, yang memberikan sudut pandang unik untuk lebih memahami proses spinning TNE dan bermanfaat untuk persiapan dan aplikasi nanoserat di banyak bidang terutama dalam pemisahan dan penyaringan.

Ketersediaan Data dan Bahan

Data dalam studi ini tersedia dari penulis yang bertanggung jawab atas permintaan yang wajar.

Singkatan

DMF:

N,N-Dimetil formamida

PVA:

Polyvinyl alkohol

PVDF-HFP:

Poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene)

RH:

Kelembaban relatif

TNE:

Elektrospinning jarum tunggal tradisional