التطبيقات الحديثة من تقنية النانو في صناعة النسيج

اعداد :أمل عبد الله  المحيميد  

طالبة ماجستير تصميم ازياء 

اشراف الدكتورة :سها احمد عبد الغفار 

استاذ الشكيل على المانيكان ـ قسم تصميم ازياء 

بكلية التصاميم و الاقتصاد المنزلي في جامعة القصيم 

..............................................................................................................................................

تكنولوجيا النانو في الغزل والنسيج:

      تقنية النانو هي تقنية متعددة التخصصات متزايد في كثير من الأحيان ينظر إليها على أنها ثورة صناعية جديدة. تكنولوجيا النانو (NT)  ) تتعامل مع المواد 1-100 نانومتر في الطول .أساسيات تكنولوجيا النانو تكمن في هندستها لخصائص المواد بشكل كبير، الفيزيائية والكيميائية والخصائص البيولوجية للمواد (الذرات الفردية، والجزيئات، والمواد السائبة)  حيث يمكن هندستها، وتوليفها، تطوير الجيل المقبل من المواد المحسنة والأجهزة والهياكل، والنظم. وكذلك يتم استخدامها لتطوير خصائص النسيج المطلوب، مثل قوة الشد العالية، بنية سطح فريدة من نوعها، وقوة التحمل، صد المياه، اللهب النار، وخصائص مضادة للميكروبات.

التطبيق الحديث للتكنولوجيا النانو في صناعة الغزل والنسيج:

•  تطبيق في قسم الخياطة.
•   التطبيق في خصائص المواد النسيجية.
•  التطبيق في صناعة الملابس.

التطبيق في قسم الخياطة:

وتتراوح ألياف النسيج العادية 1-100 ميكرون في القطر والتي تنتجها المنشأة الجافة والرطبة الجافة والنفاثة ,حيث يتم  رق  الغزل عن طريق المغازل 1-100 ميكرون في القطر.

يتم تصنيع نانو ألياف من أقطار في نطاق نانومتر في الغالب بواسطة عملية الكهربائية الغزل، وإن كانت هناك أيضا وسائل أخرى ، مثل الأنابيب النانوية الكربونية

تقنية النانوا توفر الألياف من قوة فائقة وأداء مثل  قوة الشد يعادل 200GPa، سلالة مرونة تصل إلى 5٪، والإجهادوالقطع من 20٪. في الغزل الكهرمغنطيسية

التطبيق في خصائص المواد النسيجية:

صناعة الغزل والنسيج قد تأثرت بالفعل بتكنولوجيا النانو. فالبحوث التي تنطوي على تكنولوجيا النانو لتحسين الأداء أو لإنشاء وظائف غير مسبوقة من مواد نسجيه مزدهرة.هذا النوع من التطبيقات تشمل ما يلي:

•  تقنية النانو في تصنيع ألياف المركبة.
•  تقنية النانو في إنهاء الأقمشة.

تكنولوجيا النانو في تصنيع ألياف المركبة:

• ألياف النانو الكربونية  والجسيمات النانوية الكربونية.
•  طين جسيمات نانوية.
• جسيمات نانونية أكسيد المعدن.
• الأنابيب النانوية الكربونية.

تكنولوجيا النانو في صناعة و انهاء الاقمشة  :

• ترقية التشطيبات الكيميائية والوظائف الناتجة عنها.
• النانوية في التشطيب.
• نانو طبقة تجميعها الذاتيه.

تطبيق تقنية النانو في صناعة الملابس:

• المنسوجة المصممة لتكون مقاومة للتجاعيد في مجال المنسوجات.
• تدفئة الجسم في  استخدام المواد تغير الحالة( (PCMS) للاستجابة لتغير درجة حرارة الجسم.
• جوارب نانو المعالجة مع الفضة النانوية. الفضة تعمل ضد تلوث والروائح الكريهة.
  

تطبيقات في الحياة :

       خصائص ممنوح إلى المنسوجات باستخدام تكنولوجيا النانو تشمل صد المياه، ومقاومة التربة، ومقاومة التجاعيد، المضادة للبكتيريا، ومكافحة الكهرباء ساكنة و الحماية من الأشعة فوق البنفسجية ، وتحسين إمكانية الصباغة و أقمشة التنظيف الذاتي وهلم جرا...

بدلة السباحة:

    تطبيق الأكثر شهرة وبشكل واسع وهي بدلة جلد القرش التي يتم ارتداؤها أثناء الالعاب الاولمبية ببطولة السباحة التي اخذت الرقم القياسي العالمي. وتم تصميم البدلة، التي تضم طبقة البلازما المعززة  بتكنولوجيا النانو لصد جزيئات الماء، للمساعدة في الانحدار انسيابي للسباحين عبر الماء، وأصبحت سمة مشتركة في مسابقات السباحة الأساسية، حيث يحاول جميع المنافسين اقتنائها لتعزيز فرصهم في الفوز.

بضائع رياضيه:

تم تعزيز الاحذية، ومضارب التنس، كرات الغولف، كريمات البشرة، ومجموعة السلع الرياضية الأخرى عن طريق تكنولوجيا النانو. وكذلك تطوير المنسوجات على تحمل البيئات القاسية، وقد بدا علماء الفيروسات متناهية الصغر التي تسكن في بعض أقسى البيئات على الأرض، بحلول جديدة لتكنولوجيا النانو مثل الثوب المشتمل على مستشعرات للمناطق المحيطة ويتفاعل مع مرتديه وهو مجال اهتمام كبير. ويمكن لهذه المنسوجات النانو وأجهزة الاستشعار توفير نظام الرعاية الصحية الشخصية، ورصد العلامات الحيوية الخاصة كما تقوم بتشغيل الاستجابة للتغيرات في الطقس.

     على سبيل المثال، يمكن أن تكنولوجيا النانو المستخدمة في كرات الغولف تحسين الأداء بشكل كبير عن طريق الحد من السنانير والشرائح. فمضارب التنس التي  يتم تصنيعها من مواد النانو أصبحت أكثر قوة  وأخف وزنا، لإعطاء الرياضيين عوائد أسرع ويخدم بقوة أكثر .

الدوائر الإلكترونية المرنة :

تشكل شرائط النانو أساسا لانتاج الرقائق التي تتسم بالمرونة وتركز الباحثون تطوير التطبيقات في قطاع الرعاية الصحية ويعتقد إمكانية استخدام هذه، الصحائف الكترونية الصغيرة المرنة في يوم من الأيام حيث تصف الدماغ لرصد الأنشطة في المرضى المعرضين لخطر الصرع أو دمجها في القفازات الجراحية لمراقبة العلامات الحيوية للمريض أثناء الجراحة .

الانسجة الصادة للمياه:

       "نانو تكس "يحسن من الخاصية الطارد للمياه من القماش بواسطة إنشاء شعيرات النانو، والتي هي الهيدروكربونات و1/1000 من حجم ألياف القطن النموذجية، التي تضاف إلى نسيج لخلق تأثير زغب الخوخ دون ان تخفض مستوى قوة القطن. الفراغات الموجودة بين شعيرات النسيج هي أصغر من انخفاض نموذجية من المياه، لكنها ما زالت تفوق جزيئات الماء. وبالتالي يبقى الماء على الجزء العلوي من شعيرات والذي فوق سطح النسيج،مع الحفاظ على إمكانية التنفس.

الانسجة الواقية عن الأشعة فوق البنفسجية:

     من الوظائف الهامة التي تؤديها الملابس هي لحماية مرتديها من الطقس. ومع ذلك فإنه أيضا لحماية مرتديها من الأشعة الضارة للشمس. من المعروف أن أشعة لها أطوال موجية من 150-400 نانومتر ومنها  الإشعاعات فوق البنفسجية. ومما يعزز خاصية حجب الأشعة فوق البنفسجية من النسيج عند الانتهاء من الصبغ، أو امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الموجودة واستيعاب  الأشعة فوق البنفسجية لمنع انتقالها من خلال النسيج الى الجلد.

       أكاسيد المعادن مثل الزنك المانع هو أكثر استقرارا بالمقارنة مع العوامل التي تحجب الأشعة فوق البنفسجية العضوية. وبالتالي فإن نانو أكسيد الزنك يقوم بتحسين خاصية حجب الأشعة فوق البنفسجية ذلك بسبب زيادة مساحة سطحها والاستيعاب الكثيف في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. والانتهاء المضاد للجراثيم،. وأكسيد الزنك النانوية أكثر استشعار من نانو الفضة وأكثر فعالية من حيث التكلفة، وحجب الأشعة فوق البنفسجية.

      النسيج المعالج لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية يضمن أن الملابس تحرف مسار الأشعة فوق البنفسجية الضارة من الشمس، والحد من التعرض للأشعة فوق البنفسجية على الشخص وحماية البشرة من الأضرار المحتملة.

انسجة التنظيف الذاتي:

      تم تطوير نسيج القطن للتنظيف الذاتي المعروف باسم العناية النانو وتسويقها من قبل شركة أمريكية، Nanotex والمقاومة للبقع لصناعة الجينز والأحذية متوفرة منذ يتم إنشاؤها عام 1990. الأقمشة Nanocare عن طريق تعديل هيكل أسطواني من ألياف القطن التي تشكل النسيج. في مقياس النانو، ألياف القطن تبدو مثل جذوع الأشجار. باستخدام تقنيات النانو، وتغطي هذه جذوع في زغب شعيرات دقيقة مما يؤدي إلى وسادة من الهواء في جميع أنحاء الألياف. ومن الناحية التقنية، فقد تم تقديم النسيج الفائقة الجودة الصادة للرطوبة أو نافرة من الماء. أيضا إنشاء شعيرات بأقل عدد من نقاط الاتصال بالأوساخ. عند وضع المياه على النسيج المتسخة، فالأوساخ تلتزم الماء وهذا أفضل بكثير من ان يتسرب إلى سطح النسيج وفجري عملية التنظيف خارجا مع الماء حيث تتحرك خارج سطح النسيج. وهكذا يقوم عليها مفهوم "تربة التنظيف" في أوراق نبات اللوتس .

التشطيبات لمكافحة الكهرباء الساكنة:

     شحنات الكهرباء الاستاتيكية عادة ما يزيد عددها داخل الألياف الصناعية مثل النايلون والبوليستر لأنها تمتص قليلا من الماء. الألياف السليلوزية تحتوي أعلى نسبة من الرطوبة لحمل رسوم ثابتة، بحيث الشحنات الكهرباء الاستاتيكية تتراكم. ولتزويد الألياف الاصطناعية خصائص مضادة للكهرباء للساكنة، أجريت البحوث المتعلقة بتحسين الخصائص الاستاتيكية للمنسوجات باستخدام تكنولوجيا النانو. تقرر أن ثاني أكسيد التيتانيوم بحجم النانو، وشعيرات أكسيد الزنك، النانو أكسيد الأنتيمون المطعمة القصدير (ATO) ومادة سيلين nanosol يمكن نقلها الخواص المضادة للكهرباء الساكنة إلى الألياف الاصطناعية.

التشطيبات مضادة للبكتيريا:

     لإضفاء خصائص مضادة للجراثيم ، بستخدام  الفضية النانوية ، و ثاني أكسيد التيتانيوم وأكسيد الزنك ويتم استخدام. الأيونات المعدنية والمركبات المعدنية بعرضها  لدرجة معينة من تأثير التعقيم. فقد اعتبر أن جزء من الأوكسجين في الهواء أو الماء تحولت إلى الأكسجين النشط عن طريق الحفز مع أيون معدني، وبالتالي تذويب المواد العضوية لخلق تأثير تعقيم. مع استخدام جزيئات بحجم النانو، يتم زيادة عدد الجزيئات في وحدة المساحة، وبالتالي يمكن تكبير التأثيرات المضادة للبكتيريا.

الجوانب الاقتصادية والبيئية:

    وقد اجتذبت الخصائص الفريدة للمواد النانوية ليس فقط العلماء والباحثين وأيضا قطاعات الاعمال، بسبب الإمكانات الاقتصادية الهائلة التي تحصل عليها. تقارير المؤسسة الوطنية للعلوم أن السلع والخدمات ذات الصلة النانوية سيزيد إلى 1 تريليون $ في السوق بحلول عام 2015. وهذا المبلغ أكبر من الشركات مجتمعة من الاتصالات والصناعات تكنولوجيا المعلومات..سواق مواد النانو يمكن أن يتوسع إلى 4 مليارات $ بحلول عام 2007. وكان يعتقد أن 2 مليون فرصة عمل جديدة سيتم إنشاؤها من أجل تلبية الطلب الإنتاج السنوي في جميع أنحاء العالم و الولايات المتحدة وذلك من  10-15 سنة. فتكنولوجيا النانو قد تضفي بشكل إيجابي على البيئة . باستخدام أقل الموارد ، وتكنولوجيا النانو قد تحافظ  على المواد الخام وكذلك رفع مستوى المعيشة .