فناوری نانو یک انقلاب صنعتی جدید میان‌رشته‌ای است که با موادی به طول 1 تا 100 نانومتر سر و کار دارد. اساس فناوری نانو در این گونه است که وقتی ابعاد به مقیاس نانومتر کاهش پیدا می‌کند، ویژگی‌های ماده به‌صورت قابل‌توجهی تغییر می‌یابد. امروزه صنعت نساجی، قابلیت‌های فناوری نانو را کشف کرده است. بنابراین فناوری نانو در منسوجات به‌عنوان درک، دستکاری و کنترل ماده در طول اشاره‌شده‌ی فوق تعریف می شود تا خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مواد (اتم‌های منحصربه‌فرد، مولکول‌ها و ماده حجمی) بتوانند جهت توسعه‌ی نسل بعدی از مواد بهبودیافته، دستگاه‌ها، ساختارها و سیستم‌ها به‌صورت مهندسی درآیند و تغییر ساختار دهند. فناوری نانو برای توسعه‌ی مشخصات مطلوب نساجی، مانند استحکام کششی بالا، ساختار سطح منحصربه‌فرد، نرم بودن، ماندگاری، دفع آب، بازدارنده بودن در برابر اشتعال، خصوصیات ضدمیکروبی و موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
امروزه صنعت نساجی در بعد وسیعی تحت تاثیر فناوری نانو قرار گرفته است و پیشرفت در عملکرد نانو ذرات ها ، به طور عمده در پارچه، سریع بوده است، این مواد نانو تا اندازه ای توانسته است تا مشکلات قدیمی این صنعت را که غالبا از طریق روش های سنتی از میان میرفت را با فرایند نانو ذرات که خصوصیات ضد باکتری، آب گریزی ، ضد اشعه ماورا بنفش، ضد چین و چروک و...بودن پارچه است را جایگزین کند. 

خاصیت دفع آب

این ویژگی در بافت پارچه نانو، از طریق تولید تارهای نانو هیدروکربن ها به ابعاد یک هزارم بعد یک الیاف معمولی ساخته شده از پنبه است که به پارچه می چسبد. شکاف های داخل تارهای پنبه در مقایسه با قطره آب منظم کمتر است و بنابراین آب روی موها و تارها و بالای قسمت خارجی پارچه می ماند و بدین ترتیب مایع حتی در استفاده از فشار از طریق مواد پنبه ای نانو لغزیده و فرو نمی رود.
مانند گیاهان گل نیلوفر آبی، این گیاهان دارای سطوح فوق آبگریز هستند که قوی بوده و سطح آب گریزی بالایی دارند. هنگامی که آب روی برگ های نیلوفر می ریزد، قطره های آب از روی گلبرگ ها لیز خورده کمی سطح زمین را شیب داده و در زمین فرو می رود. و در زیر باران شدید همچنان خشک میماند.
همچنین، قطرات آب ذرات ریز خاک را هنگام غلتیدن جمع می کنند و برگ های نیلوفر آبی همچنان تمییز هستند و در نم نم باران خشک باقی می مانند. این ویژگی آبگریزی می تواند در لباس پنبه با لایه بندی آن توسط پوشش نازک نانو ذرات پلاسما استفاده شود. اين پديده همانند برگ‌هاي گياه نيلوفر آبي مي‌باشد كه توانايي آن در تميز ماندن از طريق دفع آب و آلودگي مي باشد. در این پدیده سطح تماس با مواد آلوده کننده کاهش یافته و دفع آب و ذرات جامد به راحتی صورت می‌گیرد که نتیجه آن ضد خیس شدن و نم گرفتن و همچنین شستشوی راحت است.این پارچه ها از طبیعت الهام گرفته و تولید آنها با نانو تکنولوژی تحقق یافته است. برگ های برخی گیاهان (مثل نیلوفر آبی)، پوست سوسک و بال حشرات همیشه تمیز باقی می مانند زیرا ناهمواری های بی نهایت کوچک روی سطوح آنها مانع از چسبیدن ذرات گرد و خاک به این سطوح شده و کوچک ترین بارشی سطح آنها را پاکیزه می کند. با به کار گیری فناوری نانو در پارچه ها، ساختار سه بعدی خاصی بر روی سطوح ایجاد شده و سطح تماس برای ذرات گرد و خاک محدود می گردد. ذرات باقیمانده بر روی سطح، در قطرات آب معلق شده و به آسانی توسط این قطرات خارج می گردند.

خاصیت ضد بو یا ضد باکتری

ذرات نقره که اندازه حدود 5 نانومتر دارند به واسطه اندازه کوچک، سطح مؤثر آن ها نسبت به حجم خیلی زیاد است و در نتیجه تماس آن ها با قارچ یا باکتری ها در حالت استفاده از مقادیر یکسان نقره افزایش می یابد. نانونقره ایمن، بسیار فعال، غیر حساسیت زا و آب دوست بوده و برای فرد پوشنده لباس قابل تحمل و راحت است. نانو نقره در تماس با قارچ یا باکتری ها، بر روی متابولیسم آن ها اثر گذاشته و رشد سلول را مختل می کند. چون نانو نقره تنفس و تحولات اساسی سیستم انتقال الکترون و انتقال ماده را در غشای سلولی میکروب متوقف می کند، در نتیجه مانع رشد و تکثیر باکتری و قارچ هایی که سبب بوی بد پا، خارش پا، عفونت قارچی و زخم پاشنه پا می شوند، می شود و این ذرات می توانند تا 50 بار شستشو داخل الیاف باقی بمانند.
میکرو ارگانیسم های آلوده کننده می توانند بیش از نود روز در محیط های بسیار آلوده مانند ملحفه های بیمارستانی زنده بماند. با این افزایش مدت زمان پاتوژن در پارچه های پزشکی می تواند باعث شیوع بیماری ها در محیط های بالینی شود. بنابراین، استفاده از پارچه های ضد میکروبی در خدمات بهداشتی درمانی به عنوان یک راه حل احتمالی در نظر گرفته شده است. تغییر سطح پارچه ها ویژگی های جدیدی به پارچه ها می بخشد که قدرت محافظت خود را از اثرات محیطی حفظ کنند. اخیراً، قابلیت ضد باکتریایی پارچه ها کاربردهای مختلفی در صنایع پزشکی ، نساجی ، مهندسی ، کشاورزی ، دارویی و غذایی پیدا کرده است و این امر باعث شده است که بازار درخواست این نوع پارچه، به طور قابل توجهی افزایش یابد. این محصولات ضد میکروبی از نظر سودمندی، روش استفاده و مونتاژ شیمیایی قیمت های بسیار متفاوتی دارد. پارچه های ضد باکتری که پیوند خورده از لاک الکل هستند بیشتر مورد استقبال قرار می گیرند و هیچ نشتی از سموم در فضا ندارند و برای محیط زیست خطرناک نیستند. تعداد ذرات شیمیایی در هر سطح از پارچه با گنجاندن عناصر نانو افزایش می یابد، و در نتیجه مناطق بیشتر از نانو احاطه میشود. نانو نقره به طور قابل توجهی بر روی ذرات پروتئین ها تأثیرگذار است و در تماس با قارچ و باکتری ها ، به مهار رشد سلولی آنها می پردازد. همچنین بر تنفس و تکثیر سلولی میکروب ها غلبه کرده و افزایش و پیشرفت این قارچ ها و باکتری های تحریک کننده بو ، عفونت ، زخم و خارش را خنثی می سازد. بنابراین ، جالب توجه است که از ترکیب نانونقره به طور قابل توجهی در جوراب ها برای جلوگیری از توسعه باکتری و ایجاد خاصیت ضدباکتریایی استفاده می شود. یون های نقره و ترکیبات فلزی واکنش ضدعفونی کننده خاصی نشان می دهند که پایانی بر میکروب زایی است. به طوری که از پارچه در برابر عوامل بیماری زا محافظت میکند و همچنین در برابر میکرو ارگانیسم هایی که باعث تولید بوی زننده میشود محافظت مینماید. برای مثال برای از بین بردن بوی نامطبوع در سیستم لباسشویی بسیار کمک کننده است. این سیستم پوشش نانو، پارچه را از تخریب تحت تأثیر پوسیدگی و کپک و حتی میکرو ارگانیسم های تولید آلودگی و کپک محافظت میکند. از دیگر مزایای پوشش نانو اینست که پارچه را از پارگی و لک شدن محافظت میکند. این سیستم محافظتی ضدمیکروبی پارچه میتواند به تکمیل فرایند سپتیک و تصفیه میکروبی پارچه ها کمک کند و باعث توقف تکامل میکروبی شده و در نتیجه موجب افزایش طول عمر کالاها شود.

خاصیت مقاومت در برابر چین و چروک

برای از بین بردن هرچه بیشتر چین و چروک پارچه از سیستم کشش استفاده می شود. اما برای هرچه بیشتر کشیدن پارچه بر روی سازه ها محدودیت وجود دارد، زیرا کشش بیش از حد باعث کاهش مقاومت پارچه شده و خاصیت نفوذپذیری آب و میکروب و رنگ را کمتر می سازد و نیز موجب ساییدگی و خوردگی هرچه بیشتر و در بعضی موارد باعث کاهش تنفس پارچه میشود. از رزین معمولاً برای افزودن مقاومت در برابر چین و چروک به یک تکه پارچه استفاده می شود. ازین روی محققان متعددی از نانو برای بازیابی مقاومت در برابر تارهای ابریشمی پارچه و همچنین پنبه استفاده کرده اند. نتیجه نشان داد که هنگامی که نانو به عنوان پوشش پارچه استفاده می شود ، می تواند مقاومت چروک و خاصیت ابریشمی پارچه را به طور موثر بهبود بخشد.

خاصیت محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش

در حالت عادی برخورد اشعه مضر ماوراء بنفش به پارچه و مواجهه مواد آلی شیمیایی با حرارت شدید خورشید باعث تولید مواد آلی خطرناک برای محیط اطراف میشود. ازین روی سیستم نانو مانند سپری کارآمد میتواند از تولید این فرایند مضر و کشنده تا حد بسیار بالایی جلوگیری کند. ترکیب اکسید روی و دی اکسید تیتانیوم در سطح نانومتر بر روی پارچه در پراکندگی و جذب اشعه ماورا بنفش نسبت به اندازه معمولی بسیار تأثیرگذار است و همچنین می تواند حتی مانع ورود اشعه ماورا بنفش به نسوج پارچه شود. ذرات نانو در مقایسه با مواد معمولی که در کارخانجات نساجی بصورت سنتی به عنوان عایق بر روی پارچه کشیده میشود دارای سطح، جرم و حجم بیشتری هستند که منجر به افزایش محافظت در برابر اشعه ماورا بنفش شود.

خاصیت ضد حرارت

نانوذرات رس جزء موادی است که به دلیل خواص جالب و شگفت‌انگیزی که داشت، از اوایل طرح فناوری نانو مورد توجه پژهشگران قرار گرفت. این نانوذرات در صنایع نساجی کاربردهایی دارند. یکی از این کاربردها، پوشش دادن الیاف پارچه‌ها و سطوح لباس‌ها با نانوذرات رس است. پوشش دادن پارچه‌ها با نانوذرات رس، موجب می‌شود که این پارچه‌ها در مقابل آتش بسیار مقاوم شوند و شعله‌ور نشوند. استفاده از این نانوذرات برای پوشش دادن لباس‌های آتش‌نشانان و افرادی که در معرض آتش قرار دارند به منظور کاهش خطر آتش‌سوزی می‌تواند بسیار مفید باشد.

خاصیت تغییر رنگ

دانشمندان زمان زیادی را صرف ساخت پوستهای هوشمند تغییر رنگدهنده برای مواردی نظیر استتار، برچسبهای جعلی و غیره کردهاند. با وجود این که پروژه تحقیقاتی جدید همچنان در مراحل ابتدایی خود قرار دارد اما اصول اولیه آن کشف و شناسایی شده است.
پیش از این دانشمندان برای تقلید از آفتابپرست و ساخت پوست مصنوعی هوشمند روش قرار دادن ردیفهایی از بلورهای فوتونی بر روی پلیمرهای انعطافپذیر حاوی آب یا هیدروژل را امتحان کرده بودند. باز یا جمع شدن هیدروژلها باعث ایجاد تغییر در فواصل بین ردیف بلورها و در نتیجه تغییر رنگ میشود. مشکل اینجاست که برای تغییر رنگی که به چشم بیاید باید باز یا جمع شدن هیدروژل بسیار چشم گیر باشد که این منجر به ایجاد بیثباتی در ساختار و خم شدن ماده اولیه می گردد.

خاصیت تنظیم دما

محققان دانشگاه مریلند ماده هوشمندی ساختند که می‌تواند فرد را هنگام سرد شدن هوا گرم نگه دارد و درصورت گرم شدن هوا، بدن را خنک کند. این ماده هوشمند از الیاف پلیمر معمولی ساخته شده که دارای پوششی از جنس نانولوله‌های کربنی است که می‌تواند در برابر تغییر دمای بدن پاسخ گرمایی مناسب نشان دهد. در هوای گرم و شرجی، بدن شروع به تعرق می‌کند در نتیجه این پارچه منقبض شده و اجازه می‌دهد تا تابش مادون قرمز کمتری به بدن برسد. زمانی که هوا سرد و خشک می‌ شود، این بافت منبسط شده وگرما را به دام می‌اندازد؛ بنابراین این نوع مسنوجات نسبت به تغییرات حرارتی بدن پاسخ می‌ دهند.

خاصیت خود ترمیم کنندگی

علاوه بر اینکه دانشمندان راه حل خنثی کردن مواد مضر که بر روی نسوج مینشیند را کشف نمودند فرایندی جدید ابداع کرده اند که خاصیت ترمیم صدمه و خوردگی پارچه را داراست. این مواد از ترکیبات پلیمری ساخته شده است که با ساختار نانو، مقاومت به صدمات و پارگی را به میزان بالایی بهبود میبخشد. سیکلودکسترین تهیه شده از نشاسته ذرت پایه، بصورت ساختار شبکه ای بصورت لاک پلیمیری است که از ویژگی الاستیکی برخوردار است قادر است خرابی های جزئی که در سطح پارچه پوشیده شده از لاک را که ایجاد شده است ترمیم کند. چند سال گذشته استفاده از ترکیبات پلیمری خود ترمیم شونده در صنعت هواپیمایی رشد کرده است. این ترکیبات پلیمیری غنی شده با الیاف تو خالی، احتمال بازیابی ترک خوردگی یا شکستگی را داراست. پلیمرهای خود ترمیم کننده کاربردهایی را در زمینه علوم فضایی دارد. بطوریکه اگر ترک خوردگی یا آسیبی پنهانی در هواپیما ایجاد شود که توانایی تشخیص آن نیست، فرایند ترمیم صورت می پذیرد و احتمال وقوع خطر کاهش می یابد و در نتیجه هزینه تعمیر و نگهداری وسیله ها نیز کاهش پیدا میکند. ترمیم یک وسیله که امکان تعمیر آن از راه دور کار دشواری است از طریق مواد خود ترمیم شونده فرصت فوق العاده ای برای افزایش طول عمر مواد صنعتی است. درصد قابل توجهی از محققان در سراسر جهان طی چند سال گذشته به طور فعال در این زمینه تحقیقاتی شگرف داشته اند که فناوری نانو روز به روز در روند رشد و تکامل است و این فناوری در کالاهای مصرفی در حال رشد است.

منابع
-----

Patra, J. K. & Gouda, S. (2013). Application of nanotechnology in textile engineering: An overview. *Journal of Engineering and Technology Research*, *5*(5), 104-111.

Yetisen, A. K. Qu, H. Manbachi, A. Butt, H. Dokmeci, M. R. Hinestroza, J. P. ... & Yun, S. H. (2016). Nanotechnology in textiles. *ACS nano*, *10*(3), 3042-3068.