منسوجات هوشمند فناوری نانو وصنعت نساجی (3)
جمعه 1 اسفند 1393 9:40 AM
الیاف ساخت انسان با تغییر در خصوصیات نانومتری و میکرومتری جنس و شکل سطح مقطع و ظرافت و توخالی یا توپر بودن تنوع زیادی پیدا کرده است. در مورد پوشاک الیافی مناسب است که علاوه بر داشتن حداقل شرایط مکانیکی، با هزینه ای کم بیش ترین راحتی و آرامش را در مشتری ایجاد کند اما در مورد کاربردهای صنعتی استحکام و نفوذپذیری و هزینه و کارایی اهمیت بیشتری پیدا می کنند. در بخش تولید الیاف به مانند دیگر بخش های فناوری نانو الگوبرداری نانومتری از طبیعت نیز مورد توجه قرار گرفته است. طبیعت ما را به گستره بسیار زیاد الیاف طبیعی و کارایی بالای آن رهنمون می کند. تار عنکبوت و ابریشم نمونه هایی از این الیاف هستند.
در سرمای یخبندان قطب دیگر وسیله ای نیست که خود را با آن گرم کنیم، اما خرس های قطبی چطور این سرما را تحمل می کنند. به کمک پرتوهایی با طول موج بالا مثل پرتو مادون قرمز می توان دریافت کدام قسمت های بیرونی بدن خرس داغ تر هستند.
دوربین مادون قرمز نشان می دهد تقریباً تمام جاهای بدن خرس که از پشم پوشیده شده، هیچ گرمایی از دست نمی دهد و بینی خرس بیش ترین حرارت را دارد. موهای خرس قطبی سفید و شفاف بوده و میکروسکوپ هم به توخالی بودن آن اشاره دارد. این موها گرما و صدا را به پوست انتقال می دهند و پوست سیاه خرس گرما را جذب می کند. خرس استتار خوبی در برابر اشعه مادون قرمز دارد.
محققان فناوری نانو، صفحاتی مشابه پوست خرس قطبی تولید کرده اند که امواج مادون قرمز و ماورای بنفش را عبور می دهد و به انتهای سیاه رنگ آن می رسانند. در بالای این پارچه دو لایه، لایه شفافی وجود دارد که هوا را در فضای خالی پارچه محبوس کرده است. با تابش خورشید گرما جذب می شود و هدر نمی رود. به کمک این فناوری با تابش نور خورشید می توان آب را هم گرم کرد.
فناوری نانو هم می تواند منسوجات را هوشمند کند و به آنها کارایی ویژه ای بدهد. با توجه به ارتباط محصولات فناوری نانو با خواص نوری، گرمایی، خواص انعطاف پذیری و ... منسوجات زیادی می توانند از فناوری نانو بهره ببرند.
در محصولات مدرن صنعت نساجی علاوه بر خصوصیات استحکامی روی خواص دیگری مانند جذب مواد، عبور یا دفع مواد نیز کار شده است. به چنین محصولاتی منسوجات هوشمند اطلاق می شود. کلمه هوشمند همیشه درست استفاده نمی شود. لباس های هوشمند، لباس هایی نیستند که فکر کنند یا برای شما چای درست کنند یا کتاب بخوانند. لباس های هوشمند یک قابلیت ویژه دارند. برای مثال به نخ های کشسان به خاطر خواص ارتجاعی فوق العاده می توان هوشمند گفت، می توان بارها و بارها آن را کشش داد و باز بتواند خواص ارتجاعی خود را حفظ کند. این نخ ها وارد لباس شده و لباس را کشسان می کنند.
درواقع منسوجات هوشمند منسوجاتی هستند که می توانند در سرما ما را گرم نگه دارند و در گرما خنکمان کنند یا راحتی لازم را برای ما فراهم آورند. آنها می توانند نیمه رساناهای سازنده قطعات الکترونیکی را در برداشته باشد یا یک اثر رنگی ویژه از خود نشان دهند. خیلی از منسوجات هوشمند در انواع پوشاک استفاده می شوند و هدف آنها ایمنی یا بهداشت یا راحتی است. توسعه منسوجات هوشمند نظامی نیز بسیار مهم است. لباس هایی که در شرایط سخت و حملات از بدن محافظت می کند یا لباس هایی که تغییر رنگ می دهند، از جمله کاربردهای مطرح نظامی هستند.
نیاز جهانی به لباس‌هایی كه نیازمند نگهداری نیستند، روز به روز در حال افزایش است. از جمله خواصی كه می‌تواند در جهت رفع این نیاز باشد، خاصیت دفع لك و آب است.
با به كارگیری فناوری نانو در عملیات تولید یا تكمیل پارچه، قطرات مایع نمی‌توانند درون پارچه‌های مقاوم در برابر مایعات، نفوذ كنند. این اثر شبیه اثر موجود در برگ‌های زنبق آبی یا گل لادن است كه با یك لایه واكس به ضخامت یك نانومتر پوشیده شده‌اند.در این گل، قطرات آب روی این برگ‌های به صورت دانه‌های كوچك درآمده و با لغزیدن روی سطح، آلودگی و گرد و غبار را نیز با خود می‌برند.
مولكول‌های فراوانی شده با نانو نیز می‌توانند مایعات را جذب كرده یا حركت داده، لك و آلودگی را دور كنند. این خاصیت را می‌توان روی پارچه‌های نخی یا نخی-پلیمری برای رفع لك در كاربردهای درون منزل همانند لك سس گوجه فرنگی، قهوه، چمن یا روغن ایجاد كرد و در عین حال امكان تنفس را برای پارچه حفظ كرد. این فرایند برای پوشاك بچه‌ها، لباس ورزشی یا یونیفورم‌ها ایده‌آل است.
لباس های پنبه ای رطوبت را جذب می کنند و همواره راحت تر هستند. به همین خاطر لباس های زیر معمولاً پنبه ای هستند. اولین کاربرد فناوری نانو در لباس های پنبه ای دافع لک ظهور کرد. به کمک فناوری نانو، شلواهای دافع لکه اولین بار در سال 2001 به بازار عرضه شده اند. در فرایند تولید این محصول از نانوموادی استفاده می شود که به طور پایدار به الیاف پنبه متصل شده و اثر دافع را بر جای می گذارند. هر مایعی که پارچه با آن تماس پیدا کند، سریعاً روی پارچه می غلتد و در سطح پارچه می نشیند و دیگر در آن نفوذ نمی کند. بنابراین هیچ اثر رطوبت یا خیسی دیده نمی شود.
این لباس های ضدّ لک خاصیت خودتمیز شوندگی دارند، ولی ساز و کارشان با پوشش های فوتوکاتالیستی متفاوت است. در واقع در لباس ها آب گریزی افزون می شود و در پوشش های فوتوکاتالیستی آب دوستی افزایش می یابد. اساس کار لباس های ضد لک تغییر کشش سطحی است. نقش پوشش نانو در پوشاک با استفاده از پوشش های دافع آب و ضد لک با ثبات بالا قابل ارزیابی است. پایداری و کارایی این پوشش ها پس از بارها شستشو هنوز در پارچه مانده است.
راحتی الیاف مصنوعی خیلی جزیی است، زیرا آنها رطوبت بدن را جذب نمی کنند و پخش کردن الکتریسته ساکن نیز برایشان دشوار است. علیرغم این خواص برای ورزشکاران لباس های فوق خنکی از پلی استر تولید شده است که تنها بر اساس یک اختلاف ساده بین سطح الیاف در مجاورت پوست و سطح الیاف در طرف بیرونی لباس، بدن را خنک نگه می دارد. نخ هایی که در مجاورت بدن قرار دارند الیافی کمتر و بزرگتر دارند. این نخ ها مساحت سطح مشخصی دارند. نخ هایی که در مجاورت محیط بیرونی هستند، الیاف ظریفتر و بیشتری دارند. این نخ ها مساحت سطح بیشتری از نخ های ضخیم دارند. اختلاف بین میزان مساحت سطح باعث می شود که مثل اسفنج، عرق و رطوبت از داخل لباس به بیرون کشیده شود و در سطح بیرونی پخش شود و میزان تبخیر افزایش یابد. فواصل بزرگ در بافت حلقوی باعث گردی هوا و افزایش تبخیر می شود.
ادامه دارد...
