استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

چكیده

این مقاله به نسبت به خلاصه سازی تحقیقات اخیر در زمینه نانوتكنولوژی در نساجی، شامل مراحل شكل‌گیری و عملیات تكمیل منسوجات اقدام می‌كند. جزئیات مرتبط به دو جنبه اصلی و فنی این مقاله كه شامل استفاده از مقوله‌های نانو سایز و بكارگیری روشهای خاص برای تولید ساختار نانو سایز یا در مقیاس نانو در داخل الیاف منسوجات می‌باشد، به روشنی بیان شده است. تعدادی از پركن‌های نانو سایز و عملكرد آنها معرفی شده‌اند. مخصوصا روش تولید نانو لایه‌، بعنوان مفهوم جدید پوشش دهنده‌ سطح منسوجات، مورد بررسی قرار گرفته است. در انتها، به چند نمونه از چشم‌اندازهای آینده توسعه نانو تكنولوژی در زمینه منسوجات هوشمند اشاره می‌كنیم.

كلمات كلیدی: نانو تكنولوژی، پركننده‌های نانو سایز، ساختار نانوسایز ، نانو ذرات، ساختار سلولی

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

مقدمه

نانو تكنولوژی بعنوان یك تكنولوژی مرتبط با رشته‌های مختلف علمی مطرح می‌باشد كه با سرعت زیاد در مقوله‌های گوناگون در طی دهه اخیر توسعه یافته است و شامل علوم مواد، مكانیك، الكترونیك، علم نورشناسی، پزشكی، پلاستیك‌ها، انرژی و فضا خواهد بود. حتی این مبحث از لحاظ یك مفهوم اجتماعی، بعنوان یك پدیده بزرگ علمی و انقلاب صنعتی دوم مطرح شده است.

كلمه نانو در اصطلاح نانو تكنولوژی از یك كلمه یونانی (nanos) كه مفهوم كوتاه و مختصر دارد گرفته شده و دانشمندان از این پیشوند برای نشان دادن مقدار ^9-10 یا یك بیلیونیوم استفاه می‌كنند. یك نانومتر یك بیلیونیوم متر می‌باشد كه معادل 000/100 مرتبه كوچك‌تر از قطر موی انسان است. در این رشته علمی سعی بر آن است كه ساختار اتمها، مولكولها و ذراتی كه به اندازه نانو هستند با روشهای دقیق و كنترل شده برای ساخت مواد جدید و ویژگیهای بدیع مورد استفاده قرار گیرند. نقطه عطف ذرات نانو تكنولوژی «تركیب اتمی»  می‌باشد كه برای اولین بار در سال 1959 توسط فیزیكدانی به نام ریچارد فینمن مطرح شد. نانوتكنولوژی بعنوان یك مبحث علمی «از پایین به بالا» خوانده می‌شود كه از طریق آن مواد حجیم را می‌توان بدقت در ساختار مولكولی كوچك بوجود آورد، مبحثی كه متفاوت از روال تولید سنتی «از بالا به پایین»  است. بنابراین، مواد منتج شده دارای عیوب كمتر و محاسن و كیفیت بیشتری خواهند بود.

مبانی اساسی نانو تكنولوژی در این حقیقت نهفته است كه خواص مواد، به هنگامی كه اندازه آنها كوچك می‌شود و به حد نانومتر می‌رسد، به میزان قابل توجهی تغییر می‌كند. به هنگامی كه یك ماده حجیم به ذرات كوچكتر تقسیم شده و در حد مقیاس یك یا دو بعدی (طول، عرض یا ضخامت) در مقیاس نانومتر یا حتی كوچكتر نمود می‌یابد، ذرات واحد ویژگیهای غیر قابل انتظاری را نشان می‌دهند، كه متفاوت با خواص توده اولیه می‌باشد. این موضوع مشخص شده است كه اتمها و مولكولها خواص متفاوتی نسبت به توده حجیم مواد را دارا می‌باشند. در حالیكه خواص ماده اولی توسط علم مكانیك كوانتوم توضیح داده می‌شود، ویژگی دومی تحت غلبه مكانیك كلاسیك خواهد بود. بین این دو محدوده متمایز، محدوده نانومتر بعنوان یك حد آستانه مبهم برای انتقال رفتار مواد مد نظر است. بطور مثال، سرامیك، كه معمولا شكننده می‌باشد را می‌توان براحتی، زمانی كه اندازه ذرات آن زیر نانومتر كاهش یافت، تغییر شكل یا دفرمه نمود. یك ذره طلا با مساحت 1 نانومتر رنگ قرمز دارد. علاوه بر این، مقدار كمی از ذرات نانومتری می‌توانند با ماتریس پلیمری كه اغلب در اندازه‌ای برابر است، تداخل ایجاد نموده و نتایج باور نكردنی را نمایش دهد. بدین علت می‌توان استنباط نمود كه چرا نانو تكنولوژی بودجه فدرال، نظر دانشمندان و رسانه‌ها را به خود جلب نموده است.

صنایع نساجی نیز از گذشته تاكنون تحت تاثیر نانوتكنولوژی قرار داشته است. تحقیقات مرتبط با نانو تكنولوژی در زمینه فرآیندهای ارتقا یافته و یا ساخت عملیات بسیار بی‌سابقه در زمینه ویژگیهای مواد نساجی همراه با شكوفای‌های مرتبط را هم اكنون به نظاره نشسته‌ایم‌. این تحقیقات بطور عمده بر روی مواد نانو اندازه و بوجود آوردن نانوساختارها در طی روال تولید و تكمیل صنایع نساجی تمركز دارد.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

كاربرد نانوتكنولوژی در تولید الیاف كامپوزیت

الیاف كامپوزیت نانو ساختار از گذشته تاكنون مورد بحث و بررسی بودند و این در حالی است كه بسیاری از كاربردهای دیگر هنوز در حال پیشرفت می‌باشند. آن دسته از الیاف كامپوزیت از مواد پركننده نانومتری نظیر سفال، خاك رس، اكسیدهای فلزی، كربن سیاه و یا نانو الیافی كه از گرافیت (GNF) استفاده می‌كنند و یا الیاف نانو تیوپی كربنی، (CNT) بهره می‌جویند. علاوه بر این، الیاف كامپوزیت نانو ساختار را می‌توان در حین فرآیند شكل‌گیری- فوم، بغیر از روش استفاده از فیلرها یا پركننده‌های نانواندازه، تهیه نمود.

وظیفه اصلی پركننده‌ها یا فیلرهای نانواندازه افزایش استحكام مكانیكی و اصلاح خواص فیزیكی مثل هدایت و رفتار ضد الكتریسته ساكن می‌باشد. بواسطه سطح مقطع بزرگ آنها، این مواد نوع نانوفیلر دارای تعامل بهتری با ماتریسهای پلیمری می‌باشند. با توجه بدانكه این فیلرها در محدوده نانو می‌‌باشند، آنها با حركت زنجیره‌های پلیمری تعامل داشته و از این طریق قابلیت جابجایی زنجیره را كاهش می‌د‌‌هد. نانوذراتی كه بصورت یكنواخت در ماتریس‌های پلیمری توزیع شده‌اند، می‌توانند تنش را از ماتریسهاس پلیمری رانده و باعث ارتقای فدرت كششی الیاف كامپوزیت شوند. عملكردهای بیشتر فیزیكی و شیمیایی مرتبط با الیاف كامپوزیت با توجه به خصیصه‌های خاص نانوفیلرهای استفاده شده متغیر می‌باشد. توزیع نانو فیلرها در ماتریس‌های پلیمری باعث بهبود خواص شیمیایی و مكانیكی الیاف كامپوزیت نانوساختار خواهد شد. با وجود آنكه،  برخی از نانو فیلرها مثل خاك رس، اكسیدهای فلزی و كربن سیاه از گذشته بعنوان میكروفیلرها در مواد تركیبی استفاده می‌شدند، با كاهش اندازه ذراتشان به نانومتر قابلیتهای خیلی بالاتر و كاربردهای بیشتری حاصل آمده است و بازار جدیدی را نیز بوجود آورده است.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

نانو فایبرهای كربنی و نانو ذرات كربنی

الیاف نانو كربنی و نانو ذرات كربن سیاه از جمله پر كاربردترین مواد فیلر یا پركننده هستند. این الیاف بطور موثر بواسطه نسبت بالای آنها، افزایش استحكام انبساطی الیاف كامپوزیت در فراهم خواهند ساخت، در حالیكه نانو ذرات سیاه كربن باعث اصلاح و بهبود مقاومت خوردگی و استحكام خواهند شد. هر دوی آنها مقاومت شیمیایی بالا و هدایت الكتریكی خوبی دارند. چندین مورد روش تشكیل- پلیمر بعنوان ماتریسها، شامل پلی‌‌استر، نایلون و پلی‌اتیلن با وزن فیلرها از 5% تا 20%، مورد بررسی قرار گرفته‌اند.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

نانو ذرات خاك رس

این ذرات نانومتری یا پوسته‌ای ساخته شده از چندین نوع آلومینو سیلیكانهای آبدار می‌باشند. هر نوع از آن از لحاظ تركیب شیمیایی و ساختار كریستالی متفاوت می‌باشند. نانو ذرات خاك رس دارای خواص مقاومت شیمیایی، گرمایی و الكتریكی هستند و می‌توانند نور UV یا ماورای بنفش را بلوكه دهند. بنابراین الیاف تركیبی كه بوسیله ذرات نانوی رسی تقویت شده‌اند، قابلیت ضد آتش، ضد پرتوی UV و ضد خوردگی را دارند. برای مثال ذرات نانوی مونتموریلونیت یكی از پر كاربردترین نوع خاك رس می‌باشند، كه بعنوان بلوكه كننده نور UV در الیاف تركیبی نایلون استفاده می‌شوند. خواص مكانیكی با وزن جرمی خاك رس تنها 5%، ارائه دهنده 40% استحكام انبساطی بیشتر، 68% ضریب كششی بیشتر، 60% استحكام خمشی بیشتر و 126% ضریب خمشی بیشتر می‌باشند.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

نانو ذرات اكسید فلزی

ذرات با اندازه‌های نانو TiO₂, Al₂O3, ZnO و MgO  گروهی از اكسیدهای فلزی هستند كه قابلیت فوتوكاتالیزور، هدایت الكتریكی، جذب اشعه ماورای بنفش (UV) و قابلیت اكسید كنندگی نوری در برابر نمونه‌های شیمیایی و بیولوژیكی را دارا می‌باشند. تحقیقات گسترده‌ای در رابطه با نانو ذرات اكسید فلز با تمركز روی قابلیتهای ضد میكروبی، رفع آلودگی خودكار، و تابع بلوكه كننده UV برای محصولات تولیدی با كاربرد محافظت نظامی و یا محصولات بهداشتی شهروندان ارائه شده است. الیاف نایلون كه با نانو ذرات ZnO پر شده‌اند می‌توانند عمكرد پوششی مناسبی را در برابر UV ارائه داده و الكتریسیته ساكن این الیاف را نیز كاهش می‌دهند. نوعی الیاف تركیبی با نانو ذرات MgO / TiO2 می‌تواند خاصیت استریل- اتوماتیك (ضد عفونی) داشته باشد.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

نانو تیوپهای كربنی

نانو تیوپهای كربنی (CNT) یكی از جالب‌ترین ساختارهای موجود می‌باشند. استحكام بالاتر در كنار رسانایی الكتریكی بالاتر آنها قابل مقایسه با نانو الیاف كربنی نمی‌باشند. نانو تیوپهای كربنی یا CNTها شامل پوسته‌های ظریف گرافیتی بصورت پیچیده شده بر روی استوانه‌ها می‌باشد. با توجه به استحكام انبساطی صد برابر بیشتر از فولاد با وزن یك ششم، هدایت گرمایی آن بهتر از همه البته بغیر از خالص‌ترین الماس می‌باشد و رسانایی الكتریكی آن شبیه به مس می‌باشد،‌ ولی قابلیت انتقال جریان بسیار بالاتری را دارا می‌باشد.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

ساختارهای فومی نانو سلولی

استفاده از پركنها یا فیلرهای دارای اندازه نانو بعنوان یكی از معروفترین روشهای تولید الیاف كامپوزیت نانو ساختار بشمار می‌آید. روشهای دیگر، تولید ساختار سلولی نانو اندازه در ماتریسهای پلیمری می‌باشد.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

استفاده از نانو تكنولوژی در رویه تكمیل منسوجات

تاثیر نانوتكنولوژی در حوزه تكمیل منسوجات باعث بروز نوآوریهای زیادی در زمینه نساجی تكنیكهای دیگر شده است. بر این اساس، تلاش ویژه‌ای در خصوص اعمال رویه‌های كنترلی در روال تكمیل انجام شده است. بطور ایده‌آل، مولكولهای گسسته یا نانوذرات در فرآیند تكمیل می‌توانند خصیصه‌های قابل توجهی را در مواد نساجی و مسیر و آرایش یافتگی ترمودینامیكی، الكترواستاتیك یا دیدگاههای فنی بوجود آورند.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

بهینه سازی مواد تكمیل شیمیایی جدید و توابع حاصله

نانو تكنولوژی نه تنها تاثیر خود را در تولید الیاف كامپوزیت جدید و چندكاربردی نشان داده است، بلكه در زمینه رویه تكمیل شیمیایی جدید نیز موثر بوده است. یكی از این مواد جدید مصنوعی مخلوطهای امولسیون از نانو ذرات است كه در فرآیند تكمیل منسوجات بكار می‌رود و عملكردهای دقیق و كاملی را سبب می‌شود. فرآیند تكمیل را می‌توان با  نانو میسلها، به شكل نانو سولز  یا پوشش نانوكپسوله بصورت امولسیون یا تعلیق در آورد تا آنكه به زیرلایه منسوج بصورت متناسبی بچسبد. در این روش تكمیل پیشرفته، سطح كاملا قابل قبولی از فرآیند تكمیلی چون مقاوم‌ سازی در برابر تنش، آبدوست كردن، ضد الكتریسیته ساكن كردن، افزایش مقاومت در برابر چروك شدگی قابل اجرا خواهد بود.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

نانو ذرات در فرآیند تكمیل

نانو ذرات مانند اكسیدهای فلزی و سرامیكها نیز در تكمیل نساجی به منظور تغییر خواص سطوح و عملكرد منسوجات استفاده می‌شوند. نانو ذرات سطح مساحت بزرگتری داشته و بنابراین كارآیی بیشتر از حالت معمولی ذرات دارند. علاوه بر این دارای خاصیت شفافیت و بدون تیرگی بوده و ویژگی روشنایی را به منسوج می‌دهد. در عین حال جلوگیری از انباشته شدن این مواد راه حل رسیدن به عملكرد مناسب است.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

نانو لایه‌های خود تشكیل دهنده

پوشش نانولایه خود تشكیل شده (SAN) در مقایسه با پوشش‌های قدیمی بعنوان یك چالش مطرح می‌باشد. تحقیقات جدید در این زمینه هنوز در مرحله اولیه است. در این روش مولكولهای شیمیایی هدف از یك لایه كه ضخامت آن كمتر از یك نانومتر است بر روی سطوح منسوجات قرار می‌گیرند. لایه‌های اضافی می‌توانند بر روی لایه‌های اولیه تركیبی ایجاد شوند. خواص مختلف SAN با ویژگیهای جدید قابل بحث می‌باشد.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا

برنامه‌های آینده

توسعه نانو تكنولوژی در صنایع نساجی بر روی دو موضوع تمركز دارد. 1) بهینه‌سازی سیستمهای موجود و قابلیتهای عملكردی مواد نساجی 2) گسترش تولید پارچه‌های هوشمند با قابلیتهای باور نكردنی. كاربرد مورد دوم از نكته نظر قابلیتهای مصارف خانگی و تكنولوژی پیشرفته بسیار ضروری‌تر بنظر می‌رسد. بر این مبنا، توابع جدیدی كه در ارتباط با منسوجات توسعه خواهند نمود عبارتند از: 1) البسه دارای سلولهای خورشیدی پوشیدنی با امكان ذخیره ‌سازی انرژی 2) سنسورهای دقیق و سپس جمع‌آوری اطلاعات مربوطه و انتقال آنها 3) سیستمهای چندگانه و قدرتمند حفاظتی و تشخیص‌گر            4) مراقبتهای بهداشتی و شفای زخمها 5) فرآیندهای خود تنظیفی و توابع تعمیری.

بدون شك، نانو تكنولوژی افق گسترده‌ای را در زمینه آینده منسوجات فرا روی ما قرار می‌دهد. بر این اساس، تخمین زده می‌شود كه سهم بازاری نانوتكنولوژی در حدود صدها بیلیون دلار محصولات جدید در طول یك دهه می‌باشد. منسوجات نیز سهم عمده‌ای از این بازار را بخود اختصاص می‌دهند. ما انتظار داریم در این موج تكنولوژی جدید و غیرقابل مقاومت، شاهد افقهای جدیدی از مواد و محصولات  نساجی باشیم.

استفاده از نانوتكنولوژی در منسوجات دارای عملكرد بالا