النانومتر هو وحدة لقياس الطول. يعادل النانومتر الواحد مليار جزء من المتر. تشير الجسيمات النانوية عمومًا إلى جزيئات بحجم جسيمي يتراوح بين 0.1 و100 مم. تُظهر الجسيمات النانوية خصائص خاصة في جوانب عديدة، مثل الخصائص البصرية والخصائص الحفازة والتفاعل الكيميائي والمغناطيسية ودرجة الانصهار وضغط البخار ودرجة حرارة انتقال الطور والموصلية الفائقة، وغيرها، مما يجعلها ذات قيمة كبيرة في تطوير وإنتاج مواد ملابس وظيفية جديدة.
في الوقت الحالي، أصبحت المواد النانوية الوظيفية والتكنولوجيا النانوية محور البحوث في جميع أنحاء العالم. وقد تغلغلت التكنولوجيا النانوية في جميع مجالات الحياة والإنتاج البشري، مما أدى إلى تحسين العديد من المنتجات التقليدية. وتم تطبيق التكنولوجيا النانوية في تطوير وإنتاج مواد ملابس وظيفية مثل مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، والإشعاعات المغناطيسية المضادة للحديد، والأشعة تحت الحمراء البعيدة، والمضادة للبكتيريا، والمضادة للاحتكاك بالروائح، والمكافحة للشيخوخة، وطاردة للماء، وطاردة للزيوت.

تطبيق تكنولوجيا النانو في المنسوجات
يتم تحقيق تطبيق تقنية النانو لتطوير منسوجات وظيفية بشكل رئيسي بالطرق الثلاث التالية:
(1) ألياف فائقة النعومة
إن تطبيق تقنية النانو يجعل الألياف تصل إلى مستوى النانومتر لتلبية احتياجات مجالات التطبيقات الخاصة.
(2) يتم تعديل المواد التقليدية بواسطة المواد النانوية.
على سبيل المثال، يتم خلط المحلول في عملية الغزل الرطب عن طريق إذابة البوليمر في مذيب مناسب، وإضافة جزيئات المواد النانوية إليه، والتحريك الكامل بشكل متجانس، ثم إجراء البلمرة، وبعد ذلك تنفيذ عملية الغزل. وفي عملية الغزل بالصهر، تُوزّع الجسيمات النانوية بشكل متجانس في البوليمرات المنصهرة لإعداد ألياف وظيفية.
(3) التشطيب النانوي للألياف أو الأقمشة لجعلها وظيفية.
تتمثل الطرق الرئيسية للتشطيب النانوي فيما يلي: تُضاف الجسيمات النانوية مباشرةً إلى عامل تشطيب النسيج كمادة صلبة، مما يجعل الجسيمات النانوية موزعة بشكل متساوٍ في النسيج؛ وبعد خلط المستحلب الدقيق وعامل تشطيب النسيج، يمكن تمرير النسيج عبر محلول التشطيب الذي يحتوي على جسيمات نانوية. كما يتم طلاء عامل التشطيب المحتوي على المواد النانوية على سطح النسيج بوجود مادة لاصقة معينة لتشكيل طبقة وظيفية، وذلك لتحسين قابلية ارتداء النسيج.
بغض النظر عن الأسلوب المُعتمد من الأساليب أعلاه، يمكن تغيير خصائص المواد النسيجية أو الملابس الأصلية وإضافة وظائف جديدة إليها. وقد دخلت بعض المنتجات التي تم تطويرها حديثًا مجال الاستهلاك اليومي، مثل سترة كشمير مقاومة للماء، وربطة عنق مضادة للإفرازات، وسروال، وملابس داخلية مضادة للبكتيريا والالتهابات، وجاكيت يمنع خطوط الأشعة فوق البنفسجية، وغيرها.
مواد ملابس وظيفية بتقنية النانو
(1) مادة مقاومة للأشعة فوق البنفسجية
الأشعة فوق البنفسجية الضارة بجسم الإنسان الناتجة عن الطاقة الشمسية توجد بشكل رئيسي في نطاق 300 إلى 400 مم. تُظهر الأبحاث أن جزيئات TiO₂ النانوية، وZnO، وSiO₂، وألـ2O₃، وFe₂O₃، والمايكا النانوية جميعها تمتلك خصائص امتصاص الأشعة فوق البنفسجية في هذا النطاق. وإذا أضيف عدد صغير من الجزيئات النانوية إلى الألياف الكيميائية، فسوف يحدث امتصاص للأشعة فوق البنفسجية، مما يمكن أن يحمي جسم الإنسان بشكل فعال من أضرار الأشعة فوق البنفسجية.

(2) مادة مقاومة للكهرباء الساكنة
تنتج ملابس وسجاد الألياف الكيميائية تأثيرات تفريغ بسبب الاحتكاك الكهروستاتيكي، كما أنها سهلة امتصاص الغبار، مما يسبب إزعاجًا كبيرًا للمستخدمين. توفر الجزيئات النانوية طريقة جديدة لحل مشكلة الشحنات الكهروستاتيكية في منتجات الألياف الكيميائية. فعند إضافة كمية صغيرة من الجزيئات النانوية إلى منتجات الألياف الكيميائية، مثل 0.1% – 0.5% من جزيئات TiO₂ النانوية، أو Cr₂O₃، أو ZnO، أو Fe₂O₃، وغيرها من مساحيق أشباه الموصلات داخل الراتنج، ستُنتج أداءً جيدًا في الحماية الكهروستاتيكية وتقلل بشكل كبير من التأثير الكهروستاتيكي.

(3) مادة مضادة للإشعاع الكهرومغناطيسي
تُجعل شعبية المنتجات الإلكترونية الإشعاع الكهرومغناطيسي تهديدًا كبيرًا لصحة الإنسان. بعض الجزيئات النانوية مثل أكسيد الحديد النانوي وأكسيد النيكل النانوي يمكنها امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي بقوة، وذلك لحماية جسم الإنسان.

(4) مادة الأشعة تحت الحمراء البعيدة
الأشعة تحت الحمراء التي يطلقها جسم الإنسان تقع تقريباً في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة من 4 إلى 16. وإذا لم يتم حماية الأشعة تحت الحمراء في هذا النطاق على ساحة المعركة، فمن السهل اكتشافها بواسطة كاشف حساس للغاية للأشعة تحت الحمراء المتوسطة، خاصةً في الليل. وهذا سيعرض سلامة الإنسان للخطر. لذلك، من الضروري تطوير ملابس قادرة على حماية الجسم البشري من الأشعة تحت الحمراء.
تُجمع بعض الجسيمات النانوية، مثل المساحيق المركبة من AI2O3 النانوي وTiOν وSiOν وFe2O3، مع ألياف البوليمر، وتتمتع بخصائص امتصاص قوية في نطاق الأشعة تحت الحمراء المتوسطة. ومن الميزات المهمة الأخرى أن بعض الجسيمات النانوية، مثل الزيركونيا النانوية، يمكنها امتصاص الطاقة الخارجية بفعالية وإشعاع نفس الأشعة تحت الحمراء البعيدة التي يصدرها الجسم البشري. تعمل هذه الأشعة تحت الحمراء البعيدة على جسم الإنسان، أي أنها تؤدي إلى تنشيط الرنين في الخلايا البشرية. ولذلك، فإن لها وظائف رعاية صحية مثل الحفاظ على الحرارة ومكافحة البكتيريا، وتعزيز الدورة الدموية، وتحسين المناعة.

(5) مادة مضادة للبكتيريا ومزيلة للروائح الكريهة
بعض الجزيئات المعدنية، مثل الفضة والنحاس والحديد، يمكن أن تطلق أيونات معدنية بكميات ضئيلة وتتحد مع بروتينات البكتيريا المشحونة سلبًا لتسبب تشوهًا أو ترسيبًا للبكتيريا، مما يحقق التأثير المبيد للجراثيم. كما أن أكسيد الزنك وأكسيد النحاس النانويين لا يتمتعان فقط بوظائف جيدة مضادة للبكتيريا ومزيلة للروائح، بل لهما أيضًا تأثير جيد في حماية من الأشعة فوق البنفسجية.

(6) مواد مكافحة الشيخوخة
بعض الألياف الكيميائية ليست مقاومة للشمس لأن مواد البوليمر العضوية تؤدي إلى تدهور سلاسلها الجزيئية وتكوين عدد كبير من الجذور الحرة تحت تأثير أشعة الشمس فوق البنفسجية، مما يؤثر على لون وقوة الألياف والمنسوجات. أما جزيئات ثاني أكسيد التيتانيوم النانوية فهي ممتصّات مستقرة للأشعة فوق البنفسجية. وتنتشر بشكل متجانس في مواد البوليمر، وتستفيد من قدرتها على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، ما يمنع تدهور السلاسل الجزيئية، وبالتالي تحقيق فعالية مقاومة الشمس ومقاومة الشيخوخة.
(7) مادة طاردة للماء والزيت
قم بإجراء معالجة خاصة على سطح المادة لمنحها وظائف خاصة. المواد النسيجية التي تتم معالجتها بهذه التكنولوجيا (القطن، والقنب، والحرير، والصوف، والكشمير، والمخلوطات، والألياف الكيميائية، وغيرها) ليست فقط مقاومة للماء والزيوت، بل أيضًا للحبر وعصير الفاكهة. عند غسل الملابس المصنوعة من هذه الألياف، يمكنك غسلها فقط بالماء النظيف دون استخدام المنظفات التقليدية.