کاربرد فناوری نانو در نساجی
در این مطلب مروری بر تاثیرات نانوتکنولوژی در تکمیل منسوجات ارائه
شده است. نانوتکنولوژی فرصت‌های عملکردی مختلف مانند خواص ضد میکروبی، آبگریز،
دافع کثیفی، ضد شعله و ضد چروک را فراهم می‌کند. مفهوم تکمیل نانو باعث ایجاد
کاربردهای جدید در منسوجات شده است. این تکنولوژی از لحاظ ارزش افزوده محصولات نیز
با ارزش است.
معرفی:
با ظهور علم و فناوری نانو، حوزۀ جدیدی در زمینۀ تکمیل منسوجات به
نام «تکمیل نانو» ایجاد شده است. واژه نانو از کلمۀ یونانی
"Nanos" به معنای
کوتوله یا به طور غیر طبیعی کوچک گرفته شده است. اگر معیار تولید الیاف و مواد، تولید
با اندازۀ ذرات بسیار ریز باشد، فناوری نانو تنها راه برای دستیابی به این امر است.
تلاش‌های تحقیقاتی فناوری نانو در منسوجات عمدتاً در دو حوزه متمرکز شده است:
ü ارتقاء عملکردی مواد نساجی.
ü توسعه منسوجات هوشمند با ویژگی و عملکردهای کاملاً جدید.
مهم‌ترین محقق برای توسعۀ نانو تکمیل در منسوجات توسط دکتر دیوید سوان متولد تایوان داده شده است. او از طریق آزمایش‌های خود روش‌هایی برای استفاده از فناوری نانو برای افزودن خواص غیرمعمول به منسوجات مصنوعی بدون تغییر در ظاهر یا زیردست پارچه ابداع کرده است. کار پیشگام دیگری در این زمینه توسط پروفسور W Barthlott از آلمان انجام شد. تحقیق او شامل درک خاصیت آب گریزی و خود تمیز شوندگی برگ نیلوفر آبی و چگونگی استفاده از آن در منسوجات بود. این تحقیق مبنایی بود که بر اساس آن پوشش‌های منسوجات دافع آب و روغن توسط شرکت Schoeller Textiles ، سوئیس اختراع شد. جدیدترین پیشرفت در زمینۀ تکمیل نانو توسط دکتر ولید داود و دکتر جان زینگ از دانشگاه پلی‌تکنیک هنگ کنگ توسعه یافته است. این دانشمندان روشی کارآمد برای پوشاندن پنبه با ذرات دی اکسید تیتانیوم ابداع کرده‌اند که با تحریک شدن در اثر نور خورشید، پارچه را در برابر آلودگی، آلاینده‌های محیطی و میکروارگانیسم‌های مضر حفظ کرده و اثر خودتمیز شوندگی دارد.
نانوتکنولوژی امکانات بسیار زیادی را در زمینه تکمیل منسوجات باز کرده است که منجر به تکنیک‌های جدید کاربردی می‌شود. تکمیل نانو عموماً به صورت غیر امولسیونی اعمال می‌شود که پردازش یکنواخت‌تر و دقیق‌تر روی سطح منسوجات را ممکن می‌سازد. به طور کلی نانوذرات می‌توانند به صورت نانومیسل امولسیون در بیایند، به صورت نانوکپسول ساخته شده یا در نانوکپسول‌هایی پیچیده شوند که می‌توانند به راحتی و به طور یکنواخت به سطح منسوج بچسبند. از آنجایی که ذرات نانو نسبت سطح به حجم زیاد و انرژی سطح بالایی دارند، تمایل بیشتری به پارچه از خود نشان می‌دهند. بنابراین، این پوشش‌ها بادوام‌تر و مؤثرتر هستند و بر تنفس پارچه تأثیر منفی نمی‌گذارند.
انواع
مختلف تکمیل‌های نانو
فناوری نانو چه ویژگی‌هایی در منسوجات ایجاد می‌کند؟
ویژگی‌های به‌دست‌آمده در نساجی با استفاده از تکنولوژی نانو عبارتند
از دفع آب، مقاومت در برابر خاک، مقاومت در برابر چین و چروک، ضد باکتری، ضد
استاتیک و محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش، بازدارنده بودن در اشتعال، ارتقاء
قدرت رنگ، پارچه‌های خودتمیزشونده و... . درادامه کاربردهای مهم را به اختصار
توضیح می‌دهیم.
دفع آب
پارچۀ تکمیل شده با فناوری نانو از طریق ایجاد رشته‌های نانو باعث بهبود ویژگی‌های دفع آب پارچه می‌شود. فضای بین رشته‌های پارچه نسبت به قطرۀ آب کوچکتر، اما از مولکول‌های معمولی آب بزرگتر هستند؛ در نتیجه آب بالای رشته‌ها و بالای سطح پارچه باقی می‌ماند. با این وجود در صورت اعمال فشار مایع همچنان می‌تواند در پارچه نفوذ کند.
پوشش محافظ UV (اشعه
ماوراء بنفش)
گرچه یکی از کاربری‌های اصلی پوشاک محافظت انسان در برابر آب و
هواست، با این وجود لباس می‌تواند از انسان در برابر اشعه‌های خطرناک خورشید نیز
محافظت کند. اشعه‌هایی در طول موج 150 تا 400 نانومتر را تابش‌های فرابنفش می‌نامند.
ویژگی ضد UV پارچه زمانی ارتقاء پیدا می‌کند که رنگ،
رنگدانه، مات‌کننده یا پوشش جذب‌کننده اشعه ماوراء بنفش وجود داشته باشد تا تابش
ماوراء بنفش را جذب کرده و مانع از انتقال آن به پوست از طریق پارچه شود. اکسیدهای
فلزی مانند ZnO به‌عنوان محافظت در برابر UV
در قیاس با عوامل ارگانیک ضد UV پایدارتر
هستند. در نتیجه نانوذرات ZnO به سبب
افزایش ناحیۀ سطح و جذب شدید در منطقه UV،
باعث ارتقاء ویژگی ضد UV می‌شود. پارچه‌های
دارای جذب‌کننده‌‌های UV اطمینان می‌دهند
که لباس، اشعه ماوراء بنفش مضر خورشید را منحرف نموده، مواجهه افراد با UVR
را کاهش داده و از پوست در برابر صدمات احتمالی دفاع می‌کند.
خاصیت آنتی‌استاتیک
معمولا در الیاف مصنوعی مانند نایلون و پلی‌استر بدلیل جذب آب کمتر، بار
استاتیکی تجمع پیدا می‌کند. الیاف سلولزی محتوای رطوبت بیشتری برای حمل بارهای
استاتیکی دارند، بنابراین هیچگونه بار استاتیکی در آن انباشته نمی‌شود. از آنجایی
که الیاف مصنوعی ویژگی‌های آنتی‌استاتیکی ضعیفی دارند، فعالیت‌های تحقیقی در زمینه
بهبود ویژگی‌های آنتی‌استاتیکی منسوجات با استفاده از فناوری نانو انجام شده است.
در نتیجۀ این تحقیقات مشخص شد نانوذرات TiO2،
رشته‌های ZnO و اکسید قلع نانوذرات آنتیموان بدلیل اینکه
رسانای الکتریکی هستند، می‌توانند ویژگی‌های آنتی‌استاتیکی را در الیاف مصنوعی ایجاد
کنند. این مواد به پراکنده شدن موثر بار استاتیکی که بروی الیاف انباشته شده‌اند،
کمک می‌کنند. از سویی دیگر، نانوسول سیلان باعث بهبود ویژگی‌های ضد‌استاتیکی می‌شود،
زیرا ذرات ژل سیلان بر روی الیاف بدلیل وجود گروه‌های آمینو و هیدروکسیل، باعث جذب
آب و رطوبت هوا می‌شود.
تکمیل‌های ضد‌باکتری
برای ایجاد ویژگی‌های ضد‌باکتری نیز نانوذرات نقره، نقره، دی‌اکسید
تیتانیوم و اکسید روی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بخشی از اکسیژن هوا یا آب از
طریق کاتالیز با این یون‌های فلزی به اکسیژن فعال تبدیل شده، در نتیجه مواد
ارگانیک را حل کرده و تاثیر استریل‌سازی را ایجاد می‌کنند. با استفاده از ذرات با
اندازۀ نانو، تعداد ذرات در هر واحد سطح افزایش می‌یابد و در نتیجه اثرات ضد‌باکتری
به حداکثر می‌رسد.
به صورت کلی نانو ذرات به عنوان فناوری کلیدی باعث احیای علم مواد شده
و پتانسیل بسیار زیادی برای توسعه و تکامل طیف جدیدی از مواد دارد. با این حال،
چالش‌های زیادی در توسعۀ این محصولات وجود دارد و برای تجاری کردن کاربردهای پیش‌بینی
شده نیازمند تحقیقات فشرده است.
منبع: سایت Fibre2Fashion