تاریخ انتشار : 19 آذر 1400
استفاده از فن‌آوری نانو در لباس
Nanotechnology in Clothing Industry
معصومه فهیم نیا، استاد دانشگاه
به‌کارگیری فناوری نانو در عملیات تولید یا تکمیل پارچه، قطرات مایع نمی‌توانند درون لباس‌های تولیدشده با این پارچه‌ها، نفوذ کنند. این اثر شبیه اثر موجود در برگ‌های نیلوفر آبی است که با یک‌لایه واکس به ضخامت یک نانومتر پوشیده شده‌اند .در این گل، قطرات آب روی این برگ‌ها به‌صورت دانه‌های کوچک درآمده و با لغزیدن روی سطح، آلودگی و گردوغبار را نیز با خود می‌برند. مولکول‌های فرآوری شده با فناوری نانو نیز می‌توانند مایعات را جذب کرده یا حرکت داده، لک و آلودگی را دور کنند. این خاصیت را می‌توان روی پارچه‌های نخی یا نخی / پلیمری برای رفع لک در کاربردهای درون منزل همانند لک سس گوجه‌فرنگی، قهوه، چمن یا روغن ایجاد کرد و درعین‌حال امکان تنفس را برای پارچه حفظ نمود. این فرآیند برای پوشاک بچه‌ها، لباس ورزشی، یا یونیفرم‌ها ایدئال است.زمانی که میزان عبور دهی حرارتی لباس مطرح می‌شود، فعالیت فیزیکی و شرایط محیط برای تأمین راحتی به‌اندازه‌ای که دما و رطوبت نسبی اهمیت دارند، مهم است. مقدار گرمای بدن انسان به فعالیت فیزیکی مرتبط است و از 100 وات در استراحت تا 1000 وات در هنگام حداکثر فعالیت فیزیکی تغییر می‌کند. عایقی مناسب است که اطمینان دهد دمای بدن در حالت استراحت، به‌ویژه در زمان سرما (دمای صفر درجه سانتی گراد) به‌اندازه کافی بماند. در دمای بالا و فعالیت ورزشی شدید مثل ورزش‌های زمستانی، دمای بدن بیشتر می‌شود. برای نگه‌داشتن دما در یک محدوده مشخص، بدن عرق می‌کند تا انرژی بدن را با تعریق بیرون کشیده شود.اگر میزان عایق بودن لباس با فعالیت بیشتر کم شود، بخشی از گرمای تولیدشده را با هدایت می‌توان از بدن انتقال داد و شخص کمتر عرق می‌کند. پارچه کورتکس در برابر باد و سرما نفوذناپذیر است ولی همچنان عبور دهی دارد. وقتی اجازه عبور عرق از لباس داده شود شخص دیگر عرق نمی‌کند. مقدار عایق بودن لباس در برابر گرما و سرما تحت تأثیر ضخامت و تراکم قسمت پارچه‌ای آن است. ضخامت بالا و تراکم کم عایق بودن را بهتر می‌کند. در خیلی جاها مقدار عایق بودن با فضای خالی محتوی هوا بین لایه‌های لباس مشخص می‌شود. هر چه دما حادتر باشد، خیلی کمتر یا خیلی بیشتر، عایق کم اثرتر می‌شود. مقدار عایق بودن لباس در برابر گرما و سرما تحت تأثیر ضخامت و تراکم قسمت پارچه‌ای آن است. ضخامت بالا و تراکم کم عایق بودن را بهتر می‌کند.بنابراین لباس برای حفاظت در مقابل گرما یا سرمای مشخصی که لباس در آن پوشیده می‌شود طراحی می‌شود. چنانچه پارچه ضخیم و سنگین‌تر باشد، پوشیدن لباس سخت‌تر است و آزادی حرکت پوشنده لباس کم می‌شود. اگر لباس از مواد هوشمندی تشکیل‌شده باشد که رفتارشان بر اساس محیط بیرونی باشد، می‌توان خصوصیات عایق مناسبی را در لباس ایجاد کرد. موادی مانند مواد حافظه‌دار و مواد تغییر فاز دهنده می‌توانند مستعد چنین کاربردی باشند. دما می‌تواند نوع کریستال داخلی این ساختارها یا حالت فیزیکی آن‌ها را برای رفتار با هوا تنظیم کند.
لباس‌های استتاری: محققان در تلاش‌اند تا لباس‌هایی تولید کنند که خود را با شرایط محیطی وفق دهد، لباس‌هایی که بتوانند مثل آفتاب‌پرست تغییر رنگ دهند(آفتاب‌پرست خزنده‌ای جذاب برای طراحان منسوجات نظامی است ،رنگ آفتاب‌پرست بر اساس شرایط محیطی تغییر می‌کند) یا بادگیرهایی که با برخورد آب، ضد آب شوند. آن‌ها در تلاش‌اند این کار را با الیاف پلی‌استر رسانا که از افزودنی‌هایی مانند اسید کامفورسولفونیک استفاده کرده انجام دهند. باران رسانایی پارچه را تغییر می‌دهد و منجر به جمع شدن محتویات و بستن حفره‌های لباس می‌شود. چنین لباس‌هایی تابه‌حال تولیدشده ولی مواد آن هیچ مقاومتی در برابر شستشو و ماشین لباسشویی ندارند. اگر پلیمرهای مقاوم رسانا تولید شوند، می‌توان لباسی ساخت که اگر کسی روی آن سایه بیندازد، از رنگ سبز به رنگ آبی تغییر شکل می‌دهد.
لباس‌های ضد الکتریسیته ساكن:پدیده شارژ شدن بدن اشخاص از مدت‌ها قبل شناخته‌شده است و بیشتر در مواردی اتاق می‌افتد كه شخص دارای كفش‌های با كف عایق (مانند لاستیك یا كرپ) باشد. در اثر حركت روی زمین یا ساییده شدن البسه بر روی یكدیگر و یا اصطكاك لباس یا زیرپوش با بدن شخص و همچنین در اثر پدیده القاء، بدن شخص دارای بار الكتریسیته ساكن می‌شود.پدیده اخیر در مورد كارگردانی كه در مجاورت ماشین‌ها كار می‌كنند نیز رخ می‌دهد بدین ترتیب كه دستگاه‌ها در موقع كار اغلب باردار شده و بدن افرادی كه در مجاورت ماشین‌ها كار می‌كند را با بار مخالف شارژ می‌كند.در پاره‌ای اوقات ممكن است تجمع بار به حدی رسد كه در اثر تماس شخص با بدنه‌های فلزی تخلیه بار صورت گیرد. این عمل كه با یك جرقه نیز همراه است، می‌تواند باعث ایجاد یك تكان محسوس و ناخوشایندی در فرد شود. هرچند تكان یادشده برای خود فرد خطرناك نیست، ولی می‌تواند در صورت كار در ارتفاع به سقوط فرد انجامیده و یا در حین كار با ماشین‌آلات خطرناك، به درگیر شدن او با قسمت‌های خطرآفرین ماشین بیانجامد.علاوه بر این چنانچه تخلیه بار الكتریكی تجمع یافته بر روی اشخاص در محیطی انجام گیرد كه دارای اتمسفری با گازهای قابل اشتعال و انفجار باشد، می‌تواند بسیار خطرناك بوده و به آتش‌سوزی و انفجار بیانجامد.لذا استفاده از البسه ضد الکتریسیته ساكن در موارد مذكور امری است كه در جهت افزایش ایمنی فرد رابطه مستقیم و حیاتی دارد و فناوری نانو نیز به كمك این مسئله آمده است.این خاصیت كه روی پلی‌استر ایجاد می‌شود، اثر بار ساكن را كاهش داده و موادی كه در اثر بار ساكن روی الیاف چسبیده بودند، را از روی آن دفع می‌كند.خاصیت الكتریسیته ساكن همچنین موجب از بین رفتن شوك ناشی از بار ساكن روی الیاف نیز می‌شود.این فرایند را می‌توان روی لباس‌های ورزشی، یونیفرم‌ها، آستر کت‌وشلوار و لباس كار اعمال كرد .
لباس‌های شنا :کاهش اغتشاش در کانال‌های میکرومتری پولک کوسه با خطوط پست و بلند نانومتری باعث افزایش سرعت حرکت کوسه ها می‌شود. محققان ناسا لباس شناگران المپیک را با الهام از همین شیارهای نانومتری ساخته‌اند.این لباس باعث افزایش کارایی شناگران و افزایش رکورد آن‌ها در المپیک شد.
لباس‌های قابل‌تنفس:درگذشته کارخانه‌های نساجی از پلیمرهایی مانند فنیل فرمالوئیدوپلی‌اورتان‌ها در تولید الیاف و منسوجات ضد آب استفاده می‌كردند كه سبب می‌شد این نوع پارچه قابلیت پوشیدن نداشته باشد همچنین درنتیجه ایجاد پوشش پلیمری روی پارچه، لباس قابلیت تنفس را از دست می‌داد و درنهایت احساس راحتی از پوشیدن آن سلب می‌شد. حال‌آنکه مزیت استفاده از فناوری نانو در مقایسه با مكمل‌های ضد آب دیگر این است كه پارچه تولیدشده به این روش می‌تواند کاملاً قابل‌تنفس باشد.خواص فوق در پارچه‌های پلی‌استری و نایلونی ایجادشده است كه موجب خروج سریع رطوبت نیز می‌شود.
لباس‌های ضد اشعه X : برای کسانی که دائماً با X-Ray سروکار دارند، سختی کار و خطر ارتباط با اشعه ایکس و آسیب آن به بدن مشکلی مهم است. طبق استانداردها شخص باید لباس‌های پزشکی، دستکش‌ها و محافظ‌ها و عینک‌های آزمایشگاهی از سرب سنگین را پوشیده و دائماً در هنگام عکس‌برداری باید از اتاق خارج شوند تا با منبع اشعه به حد کافی فاصله داشته باشد. بعد از سال‌ها تحقیق لباسی نانوکامپوزیتی ساخته شد که نه‌تنها X-Ray بلکه جلوی تشعشعات هسته‌ای (اشعه گاما، ذرات آلفا و ذرات بتا) را نیز می‌گیرد. این لباس‌ها به‌خوبی لباس‌های استاندارد سربی هستند اما برعکس آن‌ها انعطاف بالایی دارند و پوشیدن آن‌ها بسیار آسان است. در این لباس‌ها از پلیمرهای فوق سبک استفاده‌شده است. این لباس‌ها در برابر مواد شیمیایی و بیولوژیکی خطرناک و مهلک، غیرقابل نفوذ هستند.
آیا تابه‌حال در مورد پیراهنی شنیده‌اید که پارامترهای بدن شمارا اندازه‌گیری کرده و آن‌ها را از طریق یک سیستم ارتباطی بی‌سیم به یک کامپیوتر می‌فرستد؟ آیا ورزشکاران مطرحی را دیده‌اید که به دلیل بافته‌‌های (پارچه‌های) هوشمندی که می‌پوشند، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند؟ این شگفتی نانوتکنولوژی است!فناوری عصر جدید که عملکردها را بهینه کرده و راه‌حل‌های هوشمندانه‌ای برای آینده فراهم می‌کند نانوتکنولوژی، همان‌گونه که در مورد پارچه‌های هوشمند می‌بینیم، به مفهوم تغییر اندازه و مشخصات مولکول‌ها برای ایجاد کارایی بهتر است. زمانی که یک لیوان آبمیوه بر روی شلوار شما می‌ریزد، پارچه شلوار، که با فناوری نانو ساخته‌شده است، قطرات آبمیوه را از خود دفع می‌کند. پارچه ساخته‌شده توسط شرکت Nano-Tex از مولکول‌های با مهندسی نانوتکنولوژی پوشیده شده است. این مولکول‌ها به هم و به پارچه متصل شده و یک مانع نانویی در مقابل لکه‌های آبمیوه ایجاد می‌نمایند شرکت Nano-Tex که در امرویل کالیفرنیا واقع‌شده است، یکی دیگر از پیشگامان این زمینه است که به دلیل نجات صنایع Burlington از طریق تبدیل بافت‌های آن به بافت‌های با تکنولوژی بالا شناخته‌شده است. محصولات Nano-Tex در سوپرمارکت‌ها و فروشگاه‌های زنجیره‌ای موجود است و ممکن است به‌زودی در لباس‌های سربازان و افسران پلیس نیز به کار گرفته شود تابه‌حال بیست‌تا از بزرگ‌ترین شرکت‌های پارچه در دنیا اجازه استفاده از فناوری Nano-Tex را به دست آورده‌اند. این فناوری جدید به‌تدریج در زندگی روزمره وارد می‌شود و شما ممکن است به‌زودی یکی از محصولات آن را بپوشید، هرچند که این قضیه هنوز برای چشم‌های معمولی غیرقابل‌دیدن است . شرکت Sensatex باکار کردن بر روی لباس‌های افراد نظامی، پزشکان و کارکنان در مواقع اضطراری، لباسی به نام «پیراهن هوشمند» طراحی کرده است که دارای سیم‌های بسیار ریز میکروسکوپی درون بافت پارچه هست. مسائل حیاتی همانند ضربان قلب، تنفس، دمای بدن، سوخت‌وساز، چربی بدن و میزان تابش خارجی و UV را می‌توان از طریق خود این پیراهن به پزشکان منتقل کرد. فناوری Sensatex را می‌توان بدون اثر گذاشتن بر ظاهر و احساس یکپارچگی پارچه، در هر پارچه‌ای (کتان، پشم، ابریشم، لیکرا (پارچه کشی ساخته‌شده از پلی‌اورتان) و غیره) وارد کرد.«پیراهن هوشمند» تمام پیشرفت‌ها را درزمینه مهندسی بافت، ابزارهای محاسباتی پوشیدنی و سیستم‌های بی‌سیم انتقال اطلاعات را جمع‌بندی کرده و امکان جمع‌آوری، انتقال و تجزیه سلامتی فردی و داده‌های مربوط به نحوه زندگی را فراهم می‌آورد. رابرت کالیک مدیر اجرایی Sensatex می‌گوید: ما هنوز انقلاب نانو را شروع نکرده‌ایم. عدم استفاده از اتصالات سیمی و به‌کاربرده بافت‌های هوشمند جهت جمع‌آوری و انتشار اطلاعات از طریق ارتباطات بی‌سیم، در آینده در سطح جامعه فراگیر خواهد شد. دان تایس مدیر اجرایی Nano-Tex می‌گوید: ظاهراً ما در حال حل کردن مشکلات معمولی اما واقعاً بزرگ نظیر مقاومت در برابر مایعات، چین‌وچروک، تعریق و بوی لباس هستیم .
ورود فناوري نانو به عرصه لباس کار
از البسه ضد اشتعال در محیط‌های گازی به‌منظور استفاده در مراکز آتش‌نشانی و گروه‌های ایمنی از سوی شرکت‌ها و کارخانه‌های فعال در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی استقبال شد. درحالی‌که استفاده از البسه ضد اشتعال از سوی کشورهای دیگر در محیط‌های کاری مربوط به صنایع نفت و گاز اجباری است، در ایران این البسه، تنها در مراکز آتش‌نشانی و گروه‌های ایمنی مورداستفاده قرار می‌گیرد. اما بنا به گفته مسئولین شرکت پادجامه، به‌تازگی چندین شرکت فعال درزمینهٔ صنعت نفت و گاز و پتروشیمی، از البسه تولیدی این شرکت به‌منظور تأمین لباس کارکنان، خریداری کرده‌اند همچنین چند کارخانه فعال درزمینهٔ صنعت سیمان نیز از البسه کار ضد گردوغبار به‌عنوان لباس کار افراد شاغل در کارخانه استقبال نموده‌اند شرکت پادجامه که تولید‌کننده این البسه است، این محصولات را دارای خواص ضد اشتعال، ضد باکتری، خنک‌کنندگی و آب‌گریزی دانسته و آن‌ها را برای استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، ذوب فلزات، برشکاری و جوشکاری مناسب معرفی کرده است.ازجمله مواد سازنده این البسه می‌توان به دی اکسیدتیتانیوم، نانو کلی و نانو سیلور اشاره داشت. ماندگاری و دوام بیشتر این محصولات، مزیتی است که باعث برجسته نمودن این محصولات نسبت به محصولات بدون کاربرد فناوری نانو شده است. تولید این محصولات از سال 1386 آغازشده است. قابل‌ذکر است که این محصولات در برخی زمینه‌ها دارای همتای خارجی بوده و در برخی دیگر به‌عنوان محصولی جدید در بازار عرضه‌شده‌اند. لباس‌های جنگی به‌تازگی استفاده از فناوری نانو برای ساخت لباس‌های ویژه میدان‌های جنگ توسط گروه تحقیقات دانشگاه ام آی تی انجام شده است. هم‌اکنون برنامه‌ای برای ساخت موادی که بتواند در کوتاه‌مدت جاذب انرژی شوکهای امواج انفجاری و موادی که در بلندمدت بتواند در برابر مواد شیمیایی و بیولوژیکی از خود مقاومت نشان دهند به صورتی که در مقابل این مواد حساس بوده و پس از شناسایی مواد روزنه‌های لباس مسدود شوند در حال بررسی است. گونه‌ای دیگر از این مواد برای کشف آسیب‌های وارده به بدن به‌صورت خودکار عمل خواهد کرد.برای مثال به کمک این مواد شکستگی استخوان‌ها را به‌سرعت شناخته و گچ گیری متداول امروزه را انجام می‌دهند. ورزش حال نقش فناوری نانو را در ورزش‌های مختلف بررسی می‌کنیم امروزه فناوری‌های نوین نقش بسزایی در مسابقات ورزشی دارند؛به‌طوری‌که کوچک‌ترین تغییر در وسایل ورزشکاران می‌تواند نتایج یک مسابقه را به‌کلی تغییر دهد.یکی از فناوری‌های نوین،فناوری نانو است که می‌تواند با تولید مواد دلخواه کمک شایان توجهی به ورزشکاران نماید. شنا در مورد این ورزش بهتر است یک مثال واقعی را بررسی نماییم در المپیک 2008 یک شناگر آمریکایی به نام مایکل فیلیپس توانست 8 مدال طلا کسب نماید و 7 رکورد جهانی را جا به جا نماید.این در حالی است که وی در این مسابقات از یک لباس شنای ساخته‌شده با استفاده از فناوری نانو استفاده کرده بود.این لباس سبک و لغزنده آب کمی را به خود جذب می‌نماید و به این دلیل لباس سبک سرعت بیشتری به شناگر می‌دهد.از این نوع لباس می‌توان در مسابقات دومیدانی و دوچرخه‌سواری نیز استفاده کرد والیبال یک شرکت تولیدکننده‌ی توپ والیبال از نانوذرات خاک رس و پلیمرهای لاستیکی به‌عنوان نانوکامپوزیت در جداره‌ی توپ والیبال استفاده کرده است.این نانوکامپوزیت از نفوذ مولکول‌های هوا از میان مواد جلوگیری کرده و توپ‌هایی سبک و ارزان‌تر در اختیار ورزشکاران قرار می‌دهد.از نانوکامپوزیت یادشده می‌توان در سایر ورزش‌ها،که با استفاده از توپ انجام می‌گیرند،نیز استفاده کرد. دوچرخه‌سواری نانولوله‌های کربنی موادی با استحکام کششی بالا هستند و وزن کمی دارند.این مواد 100 برابر از فولاد مقاوم‌ترند؛درحالی‌که تنها یک‌ششم فولاد وزن‌دارند.در سال 2006،در مسابقات توردوفرانس در آلیاژ دوچرخه‌ای از الیاف نانولوله های کربنی استفاده‌شده بود.راننده‌ی این دوچرخه به مقام اول رسید. این دوچرخه تنها 17/74 پوند(حدود9 کیلوگرم) وزن داشت. نویسنده : معصومه فهیم نیا//استاد‌دانشگاه‌امیر‌کبیر‌و‌علمی‌کاربردی‌نویسنده‌و‌پژوهشگر
|
