納米材料在服裝上運用

納米材料在工作裝上運用 納米材料在工作裝上運用 摘要：隨著科學技術的進展，納米技術已被廣泛運用於許多領域，包含陶瓷材料、完學材料、醫學材料、布料材料、工作裝等等。本文闡述納米技術在工作裝上的主要運用及其原理；納米技術和新型工作裝布料。納米材料是指在三維空間中至少有一維處於納米尺寸(0.1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。 納米材料是指在三維空間中至少有一維處於納米尺寸(0.1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料，這大約相當於10~100個原子緊密排列在一起的尺度。納米技術是人類社會對物質世界認識過程中的又一重大發覺，納米技術有著不可估量的潛力，有人說它甚至會超越計算機和基因醫學，成為2l世紀的決策技術。但是，納米技術畢竟是近二十多來才蓬勃興起的新科技，我們對它的認識還非常膚淺，我國納米技術的應用仍處於開發試驗階段，離產業化和大批量進入市場還有肯定距離。但是可以預言，隨著對納米技術的深入研究和開發，它在眾多的高科技領域中，在布料產品方麵的應用會越來越廣泛，它對麵料產品開發的積極作用將是無法估量的。 1.0納米技術在工作裝上的主要運用 自20世紀以來，納米技術就在工作裝、服飾方麵開始運用。到21世紀初，人們才初步認識到納米技術在工作裝上起到的作用。納米技術在工作裝上的主要運用是“三防”——阻水、防油、去汙，無論是喝品、調味料、吃用油、灰塵等均不能輕易滲透弄髒織物；織物具有不受汙染的特性，不易滲入汙漬，故能延長清洗間隔、縮短清洗織物的時間，以及減少清潔用品的開支；由於其超雙疏特性，使織物更具快幹功能；布料具有環保無汙染、無毒的特性。目前，幾乎全部的納米工作裝、服飾的三防效果都是將某種納米級的微粒覆蓋在纖維表麵或鑲嵌在纖維甚至分子間隙中，由於這種微粒非常微小(小於100rim)且表麵積大、表麵能高。在物質表麵形成了一個均勻的、厚度極薄的(用肉眼觀看不到、手摸感覺不到)、間隙微小(小於100rim)的“氣霧狀”愛護層。正是由於這種愛護層的存在，使得常溫下尺寸遠遠大於100nm的水滴、油滴、塵埃、汙漬甚至細菌都難以進入到織物內部而隻能停留在織物表麵，從而產生了三防等非常效果。就像荷葉一樣，水珠在荷葉上滾動，而荷葉不受浸濕。當水打在織物上，它就會在氣墊上形成水珠，滾離布麵。如水分受壓穿透織物，水分也不會被織物汲取，因此在流汗時，汗液可利用毛細管芯吸效應，經織物排出體外，保持幹爽及拒水效應。同時，由於形成愛護層的納米級微粒極其微小，不會改變原本色棉布的物性，如顏色、舒適度、透氣性等。納米技術處理要增加肯定的成本，一般運用於價值較高或者非常的產品，如西服、襯衫、領帶、內衣等。早在2003年，“鄂爾多斯”投巨資采納納米技術，成功地將一種不粘油汙的新型納米材料應用於羊絨製品，使得原本一般的羊絨製品具備了奇妙的“三防”及自清潔功能。 2.0納米技術和新型工作裝織物 納米微粒具有許多非常的性能，將其和工作裝材料貼合，可以製備出具有抗茵除臭、抗紫外線、汲取紅外線、抗老化、防電磁輻射、抗靜電、自潔等功能的新型工作裝布料；納米纖維具有手感柔軟、完澤柔和、高吸水吸油性等特點，可以織造出仿真好、性能佳的工作裝布料。 運用納米技術和納米材料生產的工作裝布料主要有兩類：一類為通過納米微粒添加到布料材料中，對化學纖維或布料進行改性，生產出功能麵料，如：抑菌除臭、遮完、涼快、防電磁輻射、保健、蓄熱保溫、抗靜電、隱身、防老化、免洗等織物；另一類為采納非常紡絲法生產的納米纖維，織造後整理製成的高功能布料，如：仿真絲、仿桃皮絨磨毛、仿麂皮及人造真皮、拒水透氣、高保暖、高吸濕、低阻力等布料。納米工作裝布料實現了“超天然”的效果。其仿真效果更逼真；功能更多、更強、更持久；感性、更接近人的要求。用納米布料製作的工作裝更能滿足時裝化、高級化、多樣化及個性化的設計要求。總之，應用納米技術和納米材料開發新型布料是工作裝織物進展的—個新方向。 抑菌除臭布料。抑菌除臭織物除能預防和抑製或殺滅細菌外，還能去除細菌分泌的毒素及臭味。2O世紀8O年代早期出現的抑菌除臭布料，多為用有機季胺鹽、眯唑、洗必泰、硫苯妥鈉等有機殺菌劑後整理整理製成的，一般不耐清洗，在日本有規定禁止給二周歲以下嬰兒使用。近年來，I句聚合物中添加以天然物質為載體的無機殺菌劑微粉，已成為製造抑菌除臭纖維的重要手段。 遮完布料。在聚合物中添加能汲取或反射紫外線的納米微粒，是製造抗紫外線纖維的重要方法之一。納米微粒具有很好的汲取紫外線能力，而滑石、高嶺土、碳酸鈣等納米微粒則具有良好的反射紫外線能力。通常抗紫外線纖維中含有幾種組分的貼合納米微粒。例如可樂麗公司開發的抗紫外線性滌綸“工乇”中就含有]ri、zn、Al、si及P的氧化物貼合納米微粒。對於透明度要求高的遮完工作裝織物，通常添加紫外線汲取劑~：znO和11o，微粒。遮完工作裝布料在遮擋紫外線的同時也能對可見完和遠紅外線起到肯定的屏蔽作用。例如：用Fe—Ni合金納米微粒和粘膠紡製的纖維，可以製成具有抗紫外波段(10~400nm)和抗紅外波段(﹥750nm)的遮完工作裝織物。因此這種布料具有較好的降溫效果，陽完下由這種布料製成的工作裝內溫度可較一般棉布工作裝低2~3oC使穿著者明顯感到涼快。 涼快型布料。由於太陽完譜中，在500nm波長附近有一能量峰值，300nm～2m波長範圍內的完能占太陽完總能量的95％以上，如能將屏蔽的完線波長範圍擴寬至0．2～5m，這樣生產出的抗紅外線(兼有抗可見完、抗紫外線的功能)布料製做的工作裝，在酷熱季節裏穿著會讓人感覺涼快。由王靖和劉艾公平人研製出的涼快型抗紫外線、抗紅外線滌綸布料，對紫外線的衰減達95．7％以上，對紅外線的衰減達88．7％以上，該織物和一般織物的表麵溫差達1．5～2．9~C。 防電磁輻射布料。電子產品的普及使得電磁輻射對人體健康造成了龐大威脅，一些納米微粒如Fe2O3、NiO等能強烈汲取電磁輻射，從而對人體起到防護作用。由西安華捷科技進展有限責任公司研製的既可防電磁輻射又可遮完輻射的工作裝布料，可汲取阻隔95％以上的電磁波及同等量的紫外線。 保健織物。遠紅外保健布料在汲取人體發射出的熱量(紅外輻射)後，通過電子能級變化，向人體輻射肯定波長範圍的遠紅外線(其中包含易被人體汲取的4~l4m波長段)，作用於人體皮下組織細胞，對人產生生理活性及促進新陳代謝的作用，對一些疾病，如高血壓、低血壓、糖尿病、更年期綜合症、風濕症、腰疼和肩周炎等有輔助療效。由於該布料能夠反射部分人體輻射的紅外線，也起到了屏蔽紅外線，減少熱量損失，提高保暖率的效果。據測定：遠紅外保健織物的保暖率可提高12％以上。 仿真絲織物。超細纖維技術是合成纖維仿真絲的重要手段之一。納米纖維完澤柔和、手感柔軟，其仿真絲織物的懸垂性好，仿真效果逼真，在感性上，甚至達到了超越天然纖維材料，具有天然纖維所不能達到的質地、手感和風格。 仿麂皮及人造真皮。用納米纖維做成針織物布、機織布或非織造布後，經過磨毛或拉毛再浸漬聚氨酯溶液，並經上色和後整理，即可製得仿麂皮和人造真皮。其和天然真皮相比，具有強度高、重量輕、色澤鮮豔、防黴防蛀、柔韌性好等特點，而且仿真效果遠遠超出以前的人造真皮。 技術指標 納米氧化鋁外觀白色粉末。 納米氧化鋁晶相γ相。 納米氧化鋁平均粒度(nm)20±5. 納米氧化鋁含量%大於99.9%。 熔點：2010℃-2050℃ 沸點：2980℃ 相對密度（水=1）】：3.97-4.0 納米結構是以納米尺度的物質單元為基礎按肯定規律構築或營造的一種新體係。它包含納米陣列體係、介孔組裝體係、薄膜嵌鑲體係。對納米陣列體係的研究集中在由金屬納米微粒或半導體納米微粒在一個絕緣的襯底上整齊排列所形成的二位體係上。而納米微粒和介孔固體組裝體係由於微粒本身的特性，以及和界麵的基體耦合所產生的一些新的效應，也使其成為了研究熱點，按照其中支撐體的種類可將它劃分為無機介孔貼合體和高分子介孔層壓體兩大類，按支撐體的狀態又可將它劃分為有序介孔層壓體和無序介孔層壓體。在薄膜嵌鑲體係中，對納米顆粒膜的主要研究是基於體係的電學特性和磁學特性而展開的。美國科學家利用自組裝技術將幾百隻單壁納米碳管組成晶體索“Ropes”，這種索具有金屬特性，室溫下電阻率小於0.0001Ω/m;將納米三碘化鉛組裝到尼龍-11上，在X射線照耀下具有完電導性能,利用這種性能為進展數字射線照相奠定了基礎。 納米纖維在布料中更易被擠壓變形和貼緊，因此它可以形成密度更高的布料。使用納米長絲進行高密度織造，並進行收縮處理，可得到不需任何PU塗層即可拒水的布料。納米纖維織物的經緯密度是一般織物的好兒倍，且可耐3920Pa壓力。耐時又有透氣、透氣性及輕便、易折疊、易攜帶的特性。 隨著納米技術的進展和納米材料廣泛應用於布料品工作裝，多功能、高附加值的麵料品工作裝將不斷滿足人們生活中的需求。作為學習工作裝的我們，更加了解納米材料對未來工作裝的作用。在孫老師的帶領下我們已經見識到了納米材料在航空航天、醫療、軍事等方麵的研究成果，我們也期望自己能夠通過更加深入的研究，去發覺納米材料的神奇，這樣才能帶來更多的滿足。 應用範圍 1、天然納米材料 海龜在美國佛羅裏達州的海邊產卵，但出生後的幼小海龜為了尋覓吃物，卻要遊到英國附近的海域，才能得以生存和長大。後，長大的海龜還要再回到佛羅裏達州的海邊產卵。如此來回約需5～6年，為什麼海龜能夠進行幾萬千米的長途跋涉呢？它們依靠的是頭部內的納米磁性材料，為它們精確無誤地導航。 生物學家在研究鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂等生物為什麼從來不會迷失方向時，也發覺這些生物體內同樣存在著納米材料為它們導航。 2、納米磁性材料 在實際中應用的納米材料大多數都是人工製造的。納米磁性材料具有非常非常的磁學性質，納米粒子尺寸小，具有單磁疇結構和矯頑力很高的特性，用它製成的磁記錄材料不僅音質、圖像和信噪比好，而且記錄密度比γ-Fe2O3高幾十倍。超順磁的強磁性納米顆粒還可製成磁性液體，用於電聲器件、阻尼器件、旋轉密封及潤滑和選礦等領域。 3、納米陶瓷材料 傳統的陶瓷材料中晶粒不易滑動，材料質脆，燒結溫度高。納米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒簡單在其他晶粒上休閑，因此，納米陶瓷材料具有極高的強度和高韌性以及良好的延展性，這些特性使納米陶瓷材料可在常溫或次高溫下進行冷整理。如果在次高溫下將納米陶瓷顆粒整理成形，然後做表麵退火處理，就可以使納米材料成為一種表麵保持常規陶瓷材料的硬度和化學穩定性，而內部仍具有納米材料的延展性的高性能陶瓷。 4、納米傳感器 納米二氧化鋯、氧化鎳、二氧化鈦等陶瓷對溫度變化、紅外線以及汽車尾氣都非常敏感。因此，可以用它們製作溫度傳感器、紅外線檢測儀和汽車尾氣檢測儀，檢測靈敏度比一般的同類陶瓷傳感器高得多。 5、納米傾斜功能材料 在航天用的氫氧發動機中，燃燒室的內表麵需要耐高溫，其外表麵要和冷卻劑接觸。因此，內表麵要用陶瓷製作，外表麵則要用導熱性良好的金屬製作。但塊狀陶瓷和金屬很難結合在一起。如果製作時在金屬和陶瓷之間使其成分逐漸地連續變化，讓金屬和陶瓷“你中有我、我中有你”，終便能結合在一起形成傾斜功能材料，它的意思是其中的成分變化像一個傾斜的梯子。當用金屬和陶瓷納米顆粒按其含量逐漸變化的要求混合後燒結成形時，就能達到燃燒室內側耐高溫、外側有良好導熱性的要求。 6、納米半導體材料 將矽、砷化镓等半導體材料製成納米材料，具有許多優異性能。例如，納米半導體中的量子隧道效應使某些半導體材料的電子輸運反常、導電率降低，電導熱係數也隨顆粒尺寸的減小而下降，甚至出現負值。這些特性在大規模集成電路器件、完電器件等領域發揮重要的作用。 利用半導體納米粒子可以製備出完電轉化效率高的、即使在陰雨天也能正常工作的新型太陽能電池。由於納米半導體粒子受完照耀時產生的電子和空穴具有較強的還原和氧化能力，因而它能氧化有毒的無機物，降解大多數有機物，終生成無毒、無味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半導體納米粒子利用太陽能催化分解無機物和有機物。 7、納米催化材料 納米粒子是一種極好的催化劑，這是由於納米粒子尺寸小、表麵的體積分數較大、表麵的化學鍵狀態和電子態和顆粒內部不同、表麵原子配位不全，導致表麵的活性位置增加，使它具備了作為催化劑的基本條件。 鎳或銅鋅化合物的納米粒子對某些有機物的氫化反應是極好的催化劑，可替代昂貴的鉑或鈀催化劑。納米鉑黑催化劑可以使乙烯的氧化反應的溫度從600℃降低到室溫。 8、醫療上的應用 血液中紅血球的大小為6000～9000nm，而納米粒子隻有幾個納米大小，實際上比紅血球小得多，因此它可以在血液中自由活動。如果把各種有醫治作用的納米粒子注入到人體各個部位，便可以檢查病變和進行醫治，其作用要比傳統的打針、吃藥的效果好。 碳材料的血液相溶性特別好，21世紀的人工心瓣都是在材料基底上沉積一層熱解碳或類金剛石碳。但是這種沉積工藝比較複雜，而且一般隻適用於製備硬材料。 介入性氣囊和導管一般是用高彈性的PU製備，通過把具有高長徑比和純碳原子組成的碳納米管材料引入到高彈性的聚氨酯中，我們可以使這種聚合物材料一方麵保持其優異的力學性質和簡單整理成型的特性，一方麵獲得更好的血液相溶性。 實驗結果顯示，這種納米層壓材料引起血液溶血的程度會降低，激活血小板的程度也會降低。 使用納米技術能使藥品生產過程越來越精細，並在納米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，用數層納米粒子包裹的智能藥物進入人體後可主動搜索並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用納米技術的新型診斷儀器隻需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。通過納米粒子的非常性能在納米粒子表麵進行修飾形成一些具有靶向，可控釋放，便於檢測的藥物傳輸載體，為身體的局部病變的醫治提供新的方法，為藥物開發開發了新的方向。 9、納米計算機 世界上台電子計算機誕生於1945年，它是由美國的大學和陸軍部共同研製成功的，一共用了18000個電子管，總重量30t，占地麵積約170㎡，可以算得上一個龐然大物了，可是，它在1s內隻能完成5000次運算。 經過了半個世紀，由於集成電路技術、微電子學、信息存儲技術、計算機語言和編程技術的進展，使計算機技術有了飛速的進展。今天的計算機小巧玲瓏，可以擺在一張電腦桌上，它的重量隻有老祖宗的萬分之一，但運算速度卻遠遠超過了代電子計算機。 如果采納納米技術來構築電子計算機的器件，那麼這種未來的計算機將是一種“分子計算機”，其袖珍的程度又遠非今天的計算機可比，而且在節約材料和能源上也將給社會帶來非常可觀的效益。 可以從閱讀硬盤上讀卡機以及存儲容量為芯片上千倍的納米材料級存儲器芯片都已投入生產。計算機在普遍采納納米材料後，可以縮小成為“掌上電腦”。 10、納米碳管 1991年，日本的專家製備出了一種稱為“納米碳管”的材料，它是由許多六邊形的環狀碳原子組合而成的一種管狀物，也可以是由同軸的幾根管狀物套在一起組成的。這種單層和多層的管狀物的兩端經常都是封死的，如圖所示。 這種由碳原子組成的管狀物的直徑和管長的尺寸都是納米量級的，因此被稱為納米碳管。它的抗張強度比鋼高出100倍，導電率比銅還要高。 在空氣中將納米碳管加熱到700℃左右，使管子頂部封口處的碳原子因被氧化而破壞，成了開口的納米碳管。然後用電子束將低熔點金屬（如鉛）蒸發後凝聚在開口的納米碳管上，由於虹吸作用，金屬便進入納米碳管中空的芯部。由於納米碳管的直徑微小，因此管內形成的金屬絲也非常細，被稱為納米絲，它產生的尺寸效應是具有超導性。因此，納米碳管加上納米絲可能成為新型的超導體。 納米技術在世界各國尚處於萌芽階段，美、日、德等少數國家，雖然已經初具基礎，但是尚在研究之中，新理論和技術的出現仍舊方興未艾。我國已努力趕上先進國家水平，研究隊伍也在日漸壯大。 11、家電 用納米材料製成的納米材料多功能塑料，具有抑菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用為作電冰箱、空調外殼裏的抑菌除味塑料。 12、環境愛護 環境科學領域將出現功能獨特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物製劑造成的汙染，並能夠對這些製劑進行過濾，從而去除汙染。 13、布料工業 在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2複配粉體材料，經抽絲、織布，可製成殺菌、防黴、除臭和抗紫外線輻射的內衣和工作裝，可用於製造抑菌內衣、用品，可製得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。 14、機械工業 采納納米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表麵納米粉PU塗層處理，可以提高機械設備的耐磨性、硬度和使用壽命。fWjA523sdryiC