تطبيقات جديدة لتقنية النانو في صناعة النسيج

تقنية النانو هي تقنية متنامية متعددة التخصصات ، وغالبًا ما تُعرف بالثورة الصناعية الجديدة. تتعامل تقنية النانو (MT) مع المواد التي يتراوح طولها من 1 إلى 100 نانومتر. يكمن أساس تقنية النانو في حقيقة أنه عندما يتم تقليل الأبعاد إلى مقياس النانومتر ، تتغير خصائص المادة بشكل كبير. اليوم ، اكتشفت صناعة النسيج قدرات تقنية النانو. لذلك ، يمكننا تعريف تقنية النانو في المنسوجات على أنها إدراك المادة ومعالجتها والتحكم فيها خلال ما ذكر أعلاه بحيث يمكن استخدام الخصائص الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للمواد (الذرات والجزيئات والمواد الحجمية الفريدة) لتطوير الجيل التالي من المواد والأجهزة والهياكل المحسّنة ، ويتم تصميم الأنظمة وتفكيكها وإعادة هيكلتها. تُستخدم تقنية النانو لتطوير خصائص النسيج المرغوبة ، مثل قوة الشد العالية ، وهيكل السطح الفريد ، والنعومة ، والمتانة ، وصد الماء ، ومثبطات اللهب ، وخصائص مضادات الميكروبات ، وأكثر من ذلك.

تطبيقات جديدة لتقنية النانو في صناعة النسيج

لقد اجتذبت تقنية النانو الكثير من الاهتمام من المجتمع الدولي ، حيث يمكنها تقديم مجموعة واسعة من الإمكانات في مجموعة واسعة من الاحتياجات النهائية. جذبت الخصائص الفريدة والجديدة للمواد النانوية انتباه أصحاب الأعمال ، ليس فقط بسبب اهتمام العلماء والباحثين ، ولكن أيضًا بسبب ميزتهم الاقتصادية العالية.
تتمتع تقنية النانو بإمكانيات اقتصادية كبيرة لصناعة النسيج. ويرجع ذلك أساسًا إلى الأساليب الشائعة المستخدمة للحصول على خصائص مختلفة للأقمشة ، والتي غالبًا لا تؤدي إلى تأثيرات دائمة وبعد الغسيل والارتداء ، ستفقد وظيفتها. يمكن أن توفر تقنية النانو متانة عالية للأقمشة ، لأن الجسيمات النانوية لها مساحة سطح بمعدل حجمي مرتفع وطاقة سطحية عالية ، لذا فهي توفر تقاربًا أفضل للمركب للأقمشة وتؤدي إلى زيادة أداء المتانة. بالإضافة إلى ذلك ، لن يؤثر طلاء الجسيمات النانوية على الأقمشة على قدرة الجسم على التنفس أو الإحساس.

يمكننا التعبير عن تطبيق تقنية النانو بثلاث طرق:

  • التطبيق في القطاعات الذكية
  • التطبيق في خواص المواد النسيجية
  • التطبيق في صناعة الملابس الجاهزة

تطبيق تقنية النانو في القطاعات الذكية

تتأثر صناعة النسيج حاليًا بتقنية النانو. تظهر الأبحاث أن تكنولوجيا النانو يمكنها تحسين الأداء أو إنشاء وظائف فريدة لمواد النسيج.
تشمل هذه الأنواع من التطبيقات ما يلي:

  • تقنية النانو في إنتاج الألياف المركبة
  • تقنية النانو في عمليات تشطيب المنسوجات

تشمل تقنية النانو في إنتاج الألياف المركبة المواضيع التالية
ألياف الكربون النانوية وجسيمات الكربون النانوية

  • جزيئات الطين النانوية
  • جزيئات أكسيد المعادن النانوية
  • أنابيب الكربون النانوية
  • هياكل رغوة نانوسيل

تقوم تقنية النانو بما يلي في عمليات إنهاء المنسوجات

  • تحديث عن الطلاءات الكيميائية وتقديرات الأداء
  • الجسيمات النانوية في عملية الإنجاز
  • نانوفيلم التنظيم الذاتي

تطبيق تقنية النانو في صناعة الملابس

تكثر الأمثلة على الصناعات التي تعمل فيها تقنية النانو على زيادة المنسوجات ، بما في ذلك بعض التطبيقات في صناعة الرياضة ومنتجات العناية بالبشرة وتقنيات الفضاء والملابس وتقنيات المواد لتحسين التنبؤ في البيئات الكبيرة. المنسوجات المحسّنة بتقنية النانو هي طريقة لتحسين خصائص المنسوجات ، مما يجعل النسيج يدوم لفترة أطول ويقدم مجموعة متنوعة من الألوان. يمكن أن تؤدي تقنية النانو أيضًا إلى إضافة قدرات جديدة ، مثل تخزين الطاقة والاتصالات. بعض الأمثلة الجذابة على المنسوجات المحسّنة بالنانو في السوق هي:

  • بعض الأمثلة الجذابة على المنسوجات المحسّنة بالنانو في السوق هي:
  • سخانات الجسم التي تستخدم مواد متغيرة الطور (PCMs) بسبب التغيرات في درجة حرارة الجسم.
  • جوراب‌‌های نانوی بهسازی‌شده با نانوذرات نقره. الفضة تحمي من العدوى والروائح الكريهة.

ملابس سباحة

يرتبط التطبيق الأكثر استخدامًا في هذا المجال بارتداء جلد سمك القرش عند تحطيم الرقم القياسي العالمي للسباحة في بطولة العالم. الثوب ، المكون من طبقة من البلازما معززة بتقنية النانو ، يطرد جزيئات الماء. تم تصميم هذا الزي لمساعدة السباح على التحرك بسرعة في الماء. نظرًا لأن جميع المنافسين في أحداث السباحة يميلون إلى زيادة فرصهم في الفوز ، فقد أصبح هذا الزي سمة مشتركة في هذه الأحداث.

بضائع رياضيه

تم توسيع أحذية الجري ومضارب التنس وكرات الجولف وأنواع أخرى من السلع الرياضية بواسطة تقنية النانو. نظر العلماء أيضًا في الجسيمات النانوية المهمة الموجودة بشكل طبيعي في بعض البيئات على الأرض لإنشاء كتل جديدة لتقنية النانو للمساعدة في تطوير المنسوجات لمقاومة واسعة النطاق في البيئات. الملابس التي تشعر بها في محيطك والملابس التي ترتديها تخلق بيئة جذابة ملحوظة. يمكن أن توفر هذه المستشعرات النانوية القائمة على الألياف نظام رعاية صحية مخصصًا ويمكنها مراقبة العلامات الحيوية أثناء الجري أسفل تل أو بسبب تغير المناخ.

الدوائر الإلكترونية المرنة

تشكل الألياف النانوية الأساس للرقائق شديدة المرونة والمط ، بحيث يمكنها تغطية حافة مجهر الطلاء المنزلق وتغليفها كزجاجة مفتوحة. ركز الباحثون على تطوير صناعة الرعاية الصحية ويعتقدون أن هذه الأوراق الإلكترونية الصغيرة والمرنة يمكن استخدامها يومًا ما لمراقبة نشاط مرضى الصرع أو في القفازات الجراحية لمراقبة العلامات الحيوية للمريض أثناء الجراحة.

تطبيقات أسلوب الحياة

ربما شوهدت التطبيقات التجارية الأولى لتقنية النانو في تطبيقات نمط الحياة. الأقمشة ومستحضرات التجميل من بين منتجات تكنولوجيا النانو الأولى. السترة الواقية من الرصاص هي مثال لتقنيات النانو والمواد المستخدمة في تطبيق أسلوب الحياة. تم استخدام ألياف الألياف النانوية لزيادة صلابة المواد سبعة عشر مرة من صلابة كيفلر. في التطورات المستقبلية ، سنرى استخدام تقنية النانو في تصنيع أقمشة ذكية وتفاعلية (SMIT) قادرة على فهم المنبهات الكهربائية والحرارية والكيميائية والمغناطيسية وغيرها.

تطبيق تقنية النانو في خواص المواد النسيجية

تشمل الخصائص التي تم تحقيقها في المنسوجات باستخدام تقنية النانو مقاومة الماء ، ومقاومة التربة ، ومقاومة التجاعيد ، ومضاد البكتيريا ، ومكافحة الاستاتيكية والأشعة فوق البنفسجية ، ومثبطات اللهب ، وتعزيز ثبات اللون ، ومنظف الأقمشة ، وما إلى ذلك. فيما يلي ، نصف بإيجاز التطبيقات المهمة.

التخلص من المياه

تعمل الأقمشة النانوية على تحسين خصائص مقاومة الماء للنسيج عن طريق إنشاء خيوط نانوية تضيف الهيدروكربونات وكمية معينة من نسيج القطن العادي إلى القماش لإحداث تأثير ضبابي دون تقليل قوة الخيط. المسافة بين ألياف النسيج أصغر من قطرة ماء ، لكنها أكبر من جزيئات الماء العادية ؛ نتيجة لذلك ، يبقى الماء فوق الخيوط وفوق سطح القماش. ومع ذلك ، لا يزال بإمكان السائل اختراق النسيج ، حتى إذا تم الضغط عليه. هذه الوظيفة دائمة مع الحفاظ على تهوية النسيج.

طلاء واقي من الأشعة فوق البنفسجية (فوق بنفسجي)

أهم وظيفة تؤديها الملابس هي حماية مرتديها من الطقس. ومع ذلك ، يمكن أن تحمي الملابس أيضًا من أشعة الشمس الخطيرة. تسمى الأشعة التي يبلغ طولها الموجي من 150 إلى 400 نانومتر بالأشعة فوق البنفسجية. يتم تحسين خاصية مقاومة الأشعة فوق البنفسجية للنسيج عند وجود طلاء صبغ أو صبغة أو غير لامع أو ماص للأشعة فوق البنفسجية لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية ومنع انتقالها إلى الجلد من خلال القماش.
أكاسيد المعادن مثل ZnO أكثر استقرارًا كحماية من الأشعة فوق البنفسجية من العوامل العضوية المضادة للأشعة فوق البنفسجية. نتيجة لذلك ، يعزز ZnO nano خصائص مقاومة الأشعة فوق البنفسجية بسبب زيادة مساحة السطح والامتصاص الشديد في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. بالنسبة للطلاء المضاد للبكتيريا ، تعتبر جزيئات ZnO النانوية أفضل من الفضة النانوية من حيث الفعالية من حيث التكلفة ، البياض وخصائص مقاومة الأشعة فوق البنفسجية.
تضمن الأقمشة التي تحتوي على ماصات للأشعة فوق البنفسجية أن الملابس تعكس أشعة الشمس الضارة وتقلل من التعرض للأشعة فوق البنفسجية وتحمي البشرة من التلف المحتمل. تعتمد كمية الحماية المطلوبة للجلد ، اعتمادًا على نوع بشرة الإنسان ، على كثافة وتوزيع الأشعة فوق البنفسجية وفقًا للموقع الجغرافي والوقت من اليوم والموسم. تسمى هذه الحماية SPF (عامل واقي من الشمس) ، وكلما زاد عامل الحماية من الشمس ، زادت الحماية ضد الأشعة فوق البنفسجية.

أقمشة التنظيف الذاتي

تم تطوير وتسويق النسيج القطني ذاتي التنظيف المعروف باسم Nano Care من قبل شركة أمريكية. يتوفر Nanotex والجينز المقاوم للإجهاد والزي الكاكي المقاوم للبقع (Khakis) منذ عام 1990. تم تصنيع أقمشة العناية بالنانو عن طريق تعديل الهيكل الأسطواني للأقمشة القطنية. تبدو الأقمشة القطنية بمقياس النانو مثل جذوع الأشجار. باستخدام تقنيات النانو ، يتم طلاء جذوع الأشجار هذه على شكل مراحل خيطية ، مما يؤدي إلى تكوين غرفة هوائية حول الخيط. عندما يصطدم الماء بالنسيج ، فإنه يتحول إلى حبيبات على نقاط الشعيرات ، وتضغط هذه الحبيبات على الهواء داخل التجاويف بين الشعيرات ، مما يؤدي إلى مزيد من الطفو. من الناحية الفنية ، يصبح النسيج غير مبلل أو شديد الكراهية للماء. رشته‌ها نیز نقاط تماس کمتری برای کثیفی ایجاد می‌کنند. رشته‌ها نیز نقاط تماس کمتری برای کثیفی ایجاد می‌کنند. لذلك ، فإن مفهوم “التنقية الذاتية” يقوم على أوراق نبات اللوتس.

الطلاءات النهائية المضادة للكهرباء الساكنة

تصنع الأحمال الساكنة عادة من ألياف تركيبية مثل النايلون والبوليستر لأنها تمتص كمية أقل من الماء. تحتوي ألياف السليلوز على نسبة رطوبة أعلى لتحمل الأحمال الساكنة ، لذلك لا يتراكم أي حمل ثابت. نظرًا لأن الألياف الاصطناعية لها خصائص مضادة للكهرباء الساكنة ، فقد تم إجراء بحث لتحسين الخصائص المضادة للكهرباء الساكنة للمنسوجات باستخدام تقنية النانو. لقد ثبت أن ثاني أكسيد التيتانيوم بحجم النانو ، وخيوط أكسيد الزنك ، وأكسيد القصدير من جزيئات الأنتيمون النانوية (ATO) ونانوسولات السيلان يمكن أن تنقل الخصائص المضادة للكهرباء الساكنة إلى الألياف الاصطناعية. TiO2 و ZnO و ATO لها أيضًا تأثيرات مضادة للكهرباء الساكنة ، لأنها مواد موصلة للكهرباء. تساعد هذه المواد على تشتيت الحمل الساكن المتراكم على الألياف بشكل فعال. من ناحية أخرى ، يعمل النانوسول السيلاني على تحسين خصائصه المضادة للكهرباء الساكنة لأن جزيئات هلام السيلان الموجودة على الألياف تمتص الماء والرطوبة بسبب مجموعات الأمينية والهيدروكسيل والمياه المحاصرة.

تقنية النانو لعملية خالية من التجاعيد

قدمت صناعة النسيج النانوي طريقة خالية من التجاعيد تعتمد على تقنية النانو الجديدة ، والتي تعمل على تحسين الأداء مع الحفاظ على دقة الألياف وقوتها – مما يوفر بديلاً للعمليات الصلبة التقليدية. طرق المعالجة والمواد الكيميائية تقلل من قوة الشد وتمزق الألياف. هناك بعض الملابس والألياف من المنسوجات الخالية من التجاعيد والتي تحظى بشعبية بين المستهلكين بمرور الوقت ، ولكن الأساليب التقليدية ليست مناسبة للتكنولوجيا الخالية من التجاعيد ، مثل الألياف الخفيفة أو الملابس الخاصة باللياقة البدنية. تحتاج الألياف أحيانًا إلى الهندسة الزائدة أو تقويتها لتحمل ضعف الألياف الناتج عن الحلول التقليدية الخالية من التجاعيد. على أي حال ، لا تعمل التقنيات الحالية مع جميع الألياف – أو سيتعين على العلامة التجارية / بائع التجزئة دفع المزيد للتخلص من الخصائص الكيميائية المدمرة دون التجاعيد.
تخترق البنية الجزيئية ذات المقياس النانوي الألياف بعمق في تقنية Forify DP الجديدة للمنسوجات النانوية لتحسين الأداء المضاد للتجاعيد. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يستخدم سلسلة مرنة أطول مترابطة تقلل الضغط على الألياف تحت الضغط ، وبالتالي تقضي على المقاومة الكبيرة من الطريقة الكيميائية التقليدية الخالية من التجاعيد.

الطلاءات النهائية المضادة للبكتيريا

تستخدم الفضة بحجم النانو وثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد الزنك لخلق خصائص مضادة للبكتيريا. تظهر أيونات المعادن والمركبات المعدنية مستوى معين من تأثير التعقيم. يتم تحويل جزء من الأكسجين الموجود في الهواء أو الماء إلى أكسجين نشط عن طريق التحفيز باستخدام أيونات معدنية ، وبالتالي إذابة المادة العضوية وخلق تأثير تعقيم. مع استخدام الجسيمات النانوية ، يزداد عدد الجسيمات لكل وحدة مساحة وبالتالي يتم تكبير التأثيرات المضادة للبكتيريا.

الجوانب البيئية والاقتصادية

لم تجذب الخصائص الفريدة للمواد النانوية العلماء ونشطاء الأبحاث فحسب ، بل جذبت أيضًا انتباه الشركات والمهن نظرًا لإمكانياتها الاقتصادية الكبيرة. أفادت مؤسسة العلوم الوطنية أن الخدمات والسلع المتعلقة بالنانو زادت إلى 1 تريليون دولار في عام 2015. هذا أكبر من الشركات المختلطة مثل الاتصالات وصناعة تكنولوجيا المعلومات. من المتوقع أن تدر تقنية النانو عدة مئات من المليارات من اليورو خلال العقد القادم. ستتوسع أسواق المواد النانوية إلى 4 مليارات دولار في عام 2017. تشير التقديرات إلى أنه سيتم إنشاء مليوني وظيفة جديدة لتلبية طلب الإنتاج السنوي البالغ مليار دولار على مدى السنوات العشر إلى الخمس عشرة القادمة. تقنية النانو مفيدة أيضًا للبيئة. تعمل تقنية النانو على توفير المواد الخام وكذلك تحسين جودة الحياة باستخدام موارد أقل دون أداء مدمر.

اسکرول به بالا