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新型服装材料——纳米材料


纳米是长度的计量单位。一纳米等于十亿分之一米。纳米颗粒通常指粒径为0.1至100毫米的微小粒子。这些纳米颗粒在光学特性、催化性能、化学反应活性、磁性、熔点、蒸气压、相变温度以及超导性等诸多方面展现出独特的性质,因此在新型功能性服装材料的开发与生产中具有重要价值。
目前,纳米功能材料与纳米技术已成为全球范围内的研究热点。纳米技术已深入人类生活和生产的各个领域,推动了许多传统产品的升级换代。如今,纳米技术已被广泛应用于功能性服装材料的开发与生产中,如防紫外线、抗磁辐射、远红外、抗菌、除臭、抗衰老、拒水及拒油等功能性面料。


纳米技术在纺织品中的应用
纳米技术在功能性纺织品开发中的应用主要通过以下三种方式实现:
(1) 超细纤维
纳米技术的应用使纤维达到纳米级别,以满足特殊应用领域的需求。
(2)传统材料经纳米材料改性。
例如,湿法纺丝中的溶液共混法是将聚合物溶解于合适的溶剂中,再加入纳米材料颗粒,充分搅拌均匀后进行聚合反应,最后完成纺丝。而在熔融纺丝法中,则是将纳米粒子均匀分散于熔融的聚合物中,以制备功能性纤维。
(3) 对纤维或织物进行纳米级表面处理,使其具备功能性。
纳米整理的主要方法如下:将纳米颗粒以固态形式直接加入到织物整理剂中,使纳米颗粒均匀分散于织物内;或将微乳液与织物整理剂混合后,再将织物通过含有纳米颗粒的整理液进行处理。此外,还可将含纳米材料的整理剂在特定粘合剂的作用下涂覆于织物表面,形成功能性涂层,从而提升织物的服用性能。
无论采用上述哪种方法,都能改变原有纺织品或服装材料的特性,并赋予其新的功能。一些新开发的产品已进入日常消费领域,例如防水羊绒防风夹克、防污领带及裤子,以及具有抗菌消炎功能的内衣,还有能有效阻挡紫外线的夹克等。
纳米技术功能服装材料
(1) 抗紫外线材料
太阳能对人体有害的紫外线主要集中在300~400纳米波段。研究表明,纳米TiO₂、ZnO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃以及纳米云母均具有吸收该波段紫外线的特性。若将少量纳米颗粒添加到化学纤维中,便能实现对紫外线的吸收,从而有效保护人体免受紫外线伤害。


(2) 防静电材料
化学纤维制成的衣物和地毯由于静电摩擦容易产生放电现象,并且极易吸附灰尘,给用户带来诸多不便。而纳米粒子为解决化学纤维产品的静电问题提供了一种全新途径。只需在化学纤维产品中添加少量纳米颗粒,例如将0.1%至0.5%的纳米TiO₂、Cr₂O₃、ZnO、Fe₂O₃等半导体粉末均匀混入树脂中,便能显著提升材料的抗静电性能,大幅降低静电效应。


(3) 抗电磁辐射材料
电子产品的普及使电磁辐射成为威胁人类健康的一大隐患。一些纳米颗粒,如纳米氧化铁和纳米氧化镍,能够强烈吸收电磁辐射,从而有效保护人体。


(4) 远红外材料
人体释放的红外线大致位于4至16微米的中红外波段。如果战场上未对这一波段的红外线进行屏蔽,极易被灵敏度极高的中红外探测器发现,尤其是在夜间,这将严重威胁到人员安全。因此,研发能够有效屏蔽人体红外线的服装显得十分必要。
一些纳米颗粒,如纳米AI2O3、TiOν、SiOν和Fe2O3的复合粉末,可与聚合物纤维结合,在中红外波段表现出强大的吸收特性。另一个重要特性是,某些纳米颗粒,例如纳米氧化锆,能够高效吸收外界能量,并辐射出与人体红外线相同的远红外线。这种远红外线作用于人体,能激发人体细胞产生共振效应,从而发挥保暖、抑菌、促进血液循环及增强免疫力等保健功能。


(5)抗菌除臭材料
一些金属颗粒,如银、铜和铁,能够释放微量金属离子,并与带负电的细菌蛋白质结合,导致细菌变形或沉淀,从而达到杀菌效果。纳米氧化锌和氧化铜不仅具有良好的抗菌和除臭功能,还具备出色的紫外线防护效果。


(6)抗衰老材料
一些化学纤维不耐晒,是因为有机高分子材料在紫外线照射下会降解其分子链,并产生大量自由基,从而影响纤维和纺织品的色泽与强度。而纳米二氧化钛颗粒则是稳定的紫外线吸收剂,它们均匀分散于高分子材料中,通过吸收紫外线,有效阻止分子链的降解,进而达到防紫外线和抗老化的效果。
(7) 防水防油材料
对材料表面进行特殊处理,使其具备独特功能。经此技术处理的纺织材料(如棉、麻、丝、羊毛、山羊绒、混纺及化纤等)不仅具有防水、防油性能,还能有效抵御墨水和果汁的渗透。用这种纤维制成的衣物洗涤时,只需清水冲洗,无需使用传统洗涤剂。

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