纳米技术与纳米材料在纤维中的应用文档
纳米科技在纺织品染色中的创新使用教程

纳米科技在纺织品染色中的创新使用教程纺织品染色一直以来都是一项重要的纺织工艺,在传统染色方法中,染色剂往往会存在一些缺点,如对环境的污染、染色效果低下以及染色品质不稳定等。
然而,随着纳米科技的发展,纳米材料的应用为纺织品染色带来了创新。
纳米科技在纺织品染色中的应用是指利用纳米材料的特殊性质和结构,改善传统染色方法,并增加纺织品的染色效果。
在本文中,将介绍几种常见的纳米科技在纺织品染色中的创新使用方法。
第一种方法是纳米颗粒在纤维上的包覆。
纳米颗粒是一种微小的粒子,在纤维表面包覆纳米颗粒可以提高染料在纤维上的分散性和附着力。
此外,纳米颗粒还可以改变纤维表面的触感和抗菌性能。
例如,利用含有纳米颗粒的染料可以使纺织品表面具有抗菌效果,从而提高纺织品在户外运动、医疗保健和防护领域中的应用性能。
第二种方法是纳米颗粒的功能性改性。
纳米颗粒经过表面改性后,可以赋予纤维特殊的性能。
比如,银纳米颗粒可以赋予纤维抗菌、抗静电和消臭功能;二氧化钛纳米颗粒可以增加纤维的紫外线防护能力;石墨烯纳米颗粒可以改善纤维的导电性能。
利用这些功能性改性后的纳米颗粒,可以通过纤维的染色过程被牢固地固定在纤维表面,从而赋予纤维新的功能。
第三种方法是纳米染料的应用。
纳米染料是一种颗粒直径较小、颜色鲜艳且染色效果好的染料。
与传统染料相比,纳米染料有更高的染色效率和更好的染色均匀性。
此外,由于纳米染料的颗粒较小,它们可以穿透纤维组织的更深层次,实现更好的染色效果。
纳米染料可以通过传统的浸泡、喷涂和印花等方法应用于纤维。
在选择纳米染料时,需要考虑它们的稳定性、安全性和可持续性。
第四种方法是纳米印花。
通过利用纳米印花技术,在纺织品表面形成纳米结构,从而改变光的散射和吸收效果,实现丰富的图案和颜色效果。
纳米印花可以通过溶液浸渍、化学反应或激光刻蚀等方法实现。
它不仅可以用于提高纤维的染色效果和图案的细节,还可以用于防伪和纺织品品牌价值的提升。
纳米科技在纺织品染色中的创新使用方法为纤维染色和功能改善提供了新的途径。
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇

纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究1纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究纤维素是天然存在于植物细胞壁中的一种聚糖,其在工业、农业等领域中有着广泛的应用。
随着纳米技术的发展,纳米纤维素纤维的制备和应用也逐渐引起人们的关注。
纳米级的纤维素纤维是指纤维素在尺寸上达到了纳米级别,其直径一般在5-100纳米之间。
这种纳米纤维素纤维所具有的特殊性质,使得它在材料科学、医学、环境生态等领域具有广泛的应用前景。
然而,想要制备具备纤维素纳米级特征的纤维不是一件容易的事情。
传统的制备方法包括化学法、生物法和物理法等。
其中最为流行的是化学法,但由于该方法的副产物会对环境造成污染,并且该方法需要使用大量的化学药品。
因此,制备具备纳米级纤维素特征的纤维的研究局限于应用领域和研究水平不够高的地区。
随着科技的发展,一种新型的方法-电纺法逐渐走入人们的视野。
电纺技术被认为是制备纳米纤维素纤维的最佳方法之一。
其制备方法简单、成本低廉,而且不对环境造成污染。
电纺法的实现需要特殊的纺丝设备。
该设备将纤维素加入到有机溶剂中,再将该溶液通过电极的高压作用下产生电纺。
由于电极间的电场,这种方法可以制备出具有纳米级直径的纤维素纤维。
同时,这种方法还可以通过控制电纺设备的缺陷和拉伸条件来控制纤维素纤维的直径和质量。
纳米纤维素纤维的应用具有广泛的前景。
目前,它在生物医学、环境科学、电子工业、纸浆生产等领域都得到了广泛的应用。
例如,在生物医学领域,纳米纤维素纤维可以用于制备生物传感器、药物给药系统等,它的表面积大,更容易与细胞结合,具有良好的生物相容性。
而在环境科学领域,纳米纤维素纤维可以用于制备新型的油污染物吸附材料,具有高效,低成本的特点。
此外,在纸浆生产领域,纳米纤维素纤维可以替代传统的成纸材料,制成环保型的纸张。
总之,纳米纤维素纤维的制备和应用是纳米技术所涉及的一个热门领域。
电纺法被认为是制备高质量的纳米级纤维素纤维的最有效方法之一。
纳米材料在纺织品中的应用方法与技巧

纳米材料在纺织品中的应用方法与技巧纳米材料是指其尺寸在1-100纳米之间的材料,具有特殊的物理、化学和生物学性质。
纳米材料在纺织品中的应用已经取得了许多重要的进展,为纺织品赋予了新的功能和性能。
本文将介绍纳米材料在纺织品中的应用方法与技巧。
1. 纳米涂层技术纳米涂层技术是将纳米颗粒分散在液体中,通过喷涂、浸渍或喷雾等方法将纳米液体均匀地涂覆在纺织品表面。
这种方法可以改善纺织品的性能,比如增加防水、防污、防菌、抗紫外线等功能。
例如,通过将纳米二氧化钛涂覆在纺织品表面,可以增加纺织品的抗紫外线能力,降低紫外线对皮肤的伤害。
2. 纳米复合材料制备技术纳米复合材料是将纳米材料与纺织品的纤维进行混合,通过微观结构的改变来改善纺织品的性能。
常用的纳米复合材料制备技术包括溶胶-凝胶法、溶液法和电纺法等。
这些方法可以将纳米材料均匀地分散在纺织品中,使纺织品具有抗菌、吸湿、抗静电等功能。
例如,通过将纳米银颗粒与纤维进行混合,可以制备出具有抗菌功能的纺织品。
3. 纳米纤维技术纳米纤维技术是通过特殊的纺织方法制备纤维直径在纳米尺度范围内的纤维。
这种纳米纤维具有较大的比表面积和较好的透气性,能够提高纺织品的透气性、舒适度和耐久性。
目前常用的纳米纤维技术包括静电纺丝法和模板法等。
通过这些方法制备的纳米纤维可以用于制备防尘、抗菌、吸水速度快等功能的纺织品。
4. 纳米印花技术纳米印花技术是将纳米颗粒直接印刷在纺织品上,从而实现纺织品的功能化。
这种技术可以在纺织品表面形成纳米颗粒的一层薄膜,使纺织品具有抗菌、防臭、防紫外线等功能。
纳米印花技术具有高效、低成本和易操作等优点。
例如,通过将含有纳米锌氧颗粒的墨水印刷在纺织品上,可以实现纺织品的抗菌功能。
5. 纳米改性技术纳米改性技术是将纳米颗粒与纺织品进行物理或化学上的改性。
这种方法可以改善纺织品的柔软性、耐磨性、抗皱性等,提高纺织品的舒适度和耐用性。
纳米改性技术包括纳米溶胶浸渍、纳米粉末共混和纳米交联等方法。
微纳米纤维的研究与应用开辟新的技术领域

微纳米纤维的研究与应用开辟新的技术领域微纳米纤维是指纤维的直径在微米(微米,即百万分之一米)或纳米(纳米,即十亿分之一米)尺度范围内的纤维材料。
由于其纤细的直径和高比表面积,微纳米纤维具有独特的物理、化学和生物学特性,在众多领域具有广阔的应用前景。
本文将重点探讨微纳米纤维的研究和应用,以及其在各领域中所带来的创新和突破。
一、微纳米纤维的制备技术1. 静电纺丝技术静电纺丝技术是目前制备微纳米纤维最常用的方法之一。
该技术通过将高分子溶液通过高电压作用下的电纺丝装置喷射出纤维,在风力或电力作用下,纤维在空中形成纤维网,并最终沉积在接收器上。
静电纺丝技术具有制备简单、成本低廉等优点,已广泛应用于纺织、过滤、医疗等领域。
2. 模板法模板法是通过在纳米尺度尺寸的模板上沉积材料,再移除模板得到微纳米纤维的制备方法。
该方法适用于金属、陶瓷、高分子等不同类型的纤维材料制备。
模板法制备的纤维可以具有多种形状和结构,对于一些特殊用途的纤维制备具有较大优势。
二、微纳米纤维的应用领域1. 纺织领域微纳米纤维可以用于制备高性能的纺织材料,如防弹服、防护服和运动服等。
其纤维直径细小,可以增加纺织品的柔软性和透气性,提高穿着舒适感。
微纳米纤维还具有较高的化学稳定性,抗菌性和防紫外线性能,可用于制备功能纺织品。
2. 环境领域微纳米纤维在环境领域的应用主要体现在过滤材料和吸附材料方面。
纤维的高比表面积和丰富的孔隙结构使其成为理想的过滤材料,可以用于空气和水的净化。
此外,微纳米纤维通过调控其表面性质和化学成分,可以实现对污染物的选择性吸附和分离,具有很高的应用潜力。
3. 生物医学领域微纳米纤维在生物医学领域中具有广泛应用前景。
由于其纤细的直径和高比表面积,微纳米纤维可以模拟人体组织的微观结构,用于细胞培养和组织工程。
此外,微纳米纤维还可以用于药物传输和疾病诊断,通过调控纤维的材料和结构,实现药物的缓释和靶向输送。
4. 新能源领域微纳米纤维在新能源领域的应用主要体现在能量存储材料和光伏材料方面。
生命科学中的纳米纤维技术

生命科学中的纳米纤维技术在当今科技高速发展的时代,纳米科技正日益成为科技创新的重要方向。
在生命科学领域,纳米纤维技术也正在被广泛应用,成为研究细胞生长、组织工程和材料生物相互作用的重要工具。
一、纳米纤维技术的基础纳米纤维技术是利用电纺技术将聚合物液体加工成纳米级或微米级纤维的制造技术,这种技术可以制造出纤维直径介于10纳米至1微米之间的超细纤维,凭借其特殊的物理和化学性质,广泛应用于制造纳米传感器、纳米薄膜、组织工程等领域。
二、纳米纤维技术在细胞研究中的应用纳米纤维技术在细胞研究中发挥着重要的作用。
生物领域中广泛研究的细胞外基质(ECM)可以通过电纺技术得到超细的纳米纤维膜(ECM-NFM),这个超细膜可以模拟ECM并提供3D环境,促进细胞增殖、分化和迁移。
此外,利用电纺技术制备出的纳米盖片等也可以被用于研究细胞和分子的相互作用。
三、纳米纤维技术在组织工程中的应用组织工程是借助生物医学材料来修复和重建人体组织,纳米纤维技术也为组织工程提供了新的解决方案。
利用电纺技术可以制备出仿生纳米纤维支架,这种支架材料具有高度的生物相容性和生物可降解性,可以用于体内修复和替代组织。
此外,纳米纤维支架材料还可以用于构建人工毛细血管和人工皮肤等生物组织。
四、纳米纤维技术在材料生物相互作用中的应用生物材料在体内接触组织和细胞时,必须克服由细胞表面分子和细胞外基质(ECM)组成的组织接触力,而纳米纤维技术可以制造出生物材料的类似物并研究其与生物体的相互作用。
例如,滤膜可以制备成超细的纳米纤维滤膜以去除水中的微观颗粒和有机物。
纳米纤维支架材料可以作为药物载体或细胞植入物,用于治疗癌症、心血管疾病等。
五、纳米纤维技术的发展前景纳米纤维技术的发展前景非常广阔。
这种技术已经被广泛应用于细胞生长、组织工程、药物输送和生物材料等众多领域。
而在众多应用领域中,基础研究和医疗领域的应用发展前景尤其明朗,有望为人类生命科学带来更多的创新。
纳米技术与纳米材料-文档资料

二、纳米技术与纳米材料的概念
1.纳米技术
纳米科技是90年代初迅速发展起来的新的前 沿科研领域。它是指在1--100nm尺度空内,研究 电子、原子和分子运动规律、特性的高新技术学 科。其最终目标是人类按照自己的意志直接操纵 单个原子、分子,制造出具有特定功能的产品。
离子注入三维图像
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2.纳米材料
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科学家使用STM观测物质的纳米结构
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STM具有空间的高分辨率(横向可达0.1nm,纵向可优 于0.01nm),能直接观察到物质表面的原子结构,把人 们带到了微观世界。它的基本原理是基于量子隧道效应 和扫描。它是用一个极细的针尖(针尖头部为单个原子) 去接近样品表面,当针尖和表面靠得很近时(<1nm), 针尖头部原子和样品表面原子的电子云发生重迭,若在 针尖和样品之间加上一个偏压、电子便会通过针尖和样 品构成的势垒而形成隧道电流。通过控制针尖与样品表 面间距的恒定并使针尖沿表面进行精确的三维移动,就 可把表面的信息(表面形貌和表面电子态)记录下来。由 于STM具有原子级的空间分辨率和广泛的适用性,国际 上掀起了研制和应用STM的热潮,推动了纳米科技的发 展。
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扫描隧道显微镜介绍
扫描隧道显微镜是80年代初期发展起来的新型 显微仪器,能达到原子级的超高分辨率。扫描隧道显 微镜不仅作为观察物质表面结构的重要手段,而且可 以作为在极其细微的尺度──即纳米尺度(1 nm=10-9 m)上实现对物质表面精细加工的新奇工具。目前科 学家已经可以随心所欲地操纵某些原子。一门新兴的 学科──纳米科学技术已经应运而生。
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纳米材料其实并不神密和新奇,自然界中广 泛存在着天然形成的纳米材料,如蛋白石、陨石 碎片、动物的牙齿、海洋沉积物等就都是由纳米 微粒构成的。人工制备纳米材料的实践也已有 1000年的历史,中国古代利用蜡烛燃烧之烟雾制 成碳黑作为墨的原料和着色的染料,就是最早的 人工纳米材料。另外,中国古代铜镜表面的防锈 层经检验也已证实为纳米SnO2尺寸小于15纳米的超微 颗粒在高压力下压制成型, 或再经一定热处理工序后 所生成的致密型固体材料。
纳米科技在纺织品和纤维材料中的应用方法

纳米科技在纺织品和纤维材料中的应用方法纳米科技是近年来兴起的一项前沿科技,其具有特殊的物理、化学和生物特性,因此在许多领域具有广泛的应用前景。
纳米科技在纺织品和纤维材料中的应用方法可以改善纺织品的功能性能,提升其性能和品质。
本文将介绍纳米科技在纺织品和纤维材料中的应用方法,包括防水防污、防紫外线、抗菌和阻燃等方面。
防水防污是纺织品应用中一个重要的领域,纳米科技在此方面发挥了重要作用。
通过纳米技术制备的纳米涂层可以使纺织品表面形成均匀的纳米颗粒覆盖层,从而使纺织品具有良好的防水性能。
纳米材料的特殊结构和性质可以使得液体无法渗透,并且在表面形成莲叶效应,使水滴在纺织品表面滚动而不渗透。
同时,纳米涂层还具有良好的抗污性能,能够阻止污渍的附着,使得纺织品更易于清洁和保持干净。
这种纳米涂层可以应用于各种纺织品,例如防水外套、户外运动服装和沙发面料等,提供舒适和方便的使用体验。
除了防水防污,纳米科技在纺织品和纤维材料中的另一个应用是防紫外线。
纳米材料具有较小的尺寸和高比表面积,可以有效地吸收和散射紫外线。
通过在纺织品表面包裹纳米材料,可以提供防晒保护,防止紫外线对皮肤的伤害。
此外,纳米材料还可以调控纺织品的透光性能,实现可调节的紫外线防护效果。
这项技术在户外运动服装、泳衣和阳伞上得到了广泛应用,为用户提供更安全的户外活动环境。
纳米科技在纺织品和纤维材料中的应用也涉及到抗菌功能。
纺织品中容易滋生细菌和霉菌,可能导致异味、感染和过敏等问题。
纳米材料的独特性质可以抑制细菌的生长和繁殖,从而实现抗菌效果。
例如,将纳米银颗粒添加到纺织品中,可以具有较强的抗菌性能,抑制细菌的生长,并保持纺织品的清洁和卫生。
这种应用方法在医疗卫生领域得到了广泛应用,例如医用纺织品、抗菌内衣和婴儿用品等。
此外,纳米科技还可以应用于纺织品和纤维材料的阻燃领域。
纳米材料可以形成独特的纳米层,以稳定纤维材料的结构并降低其燃烧性能。
纳米层可以吸收和释放热量,形成稳定的层状结构,从而减少纤维材料在燃烧过程中的燃烧速率和烟雾产生,提高阻燃性能和安全性。
纳米技术在纺织品中的应用前景

纳米技术在纺织品中的应用前景在当今科技飞速发展的时代,纳米技术正以其独特的魅力和强大的功能,逐渐渗透到各个领域,纺织品行业也不例外。
纳米技术为纺织品带来了前所未有的性能提升和创新可能,展现出了广阔的应用前景。
纳米技术,简单来说,就是研究和处理在纳米尺度(1 纳米到 100纳米之间)的物质和现象的技术。
这个尺度下,物质会展现出与宏观状态截然不同的物理、化学和生物学特性。
当纳米技术应用于纺织品时,它能够从纤维的制造、织物的整理到功能的赋予等多个环节,带来根本性的改变。
在纤维制造方面,纳米材料可以被添加到聚合物基质中,以改善纤维的性能。
例如,将纳米级的陶瓷颗粒掺入聚酯纤维中,可以显著提高纤维的强度和耐磨性。
这意味着用这种纤维制成的纺织品,如服装、床上用品等,会更加耐用,使用寿命更长。
而且,通过在纤维制造过程中引入纳米级的导电材料,如碳纳米管或金属纳米粒子,可以生产出具有导电性能的纤维。
这些导电纤维在智能纺织品领域有着重要的应用,比如用于制造能够监测人体生理信号的衣物,或者具有加热功能的服装。
纳米技术在织物整理方面的应用也令人瞩目。
传统的织物整理方法往往存在着效果不持久、对环境不友好等问题。
而纳米技术为解决这些问题提供了新的途径。
利用纳米粒子的小尺寸效应和表面效应,可以制备出具有超疏水、超亲水或抗菌等功能的整理剂。
超疏水整理剂能够使织物表面形成类似荷叶的微纳结构,从而具备优异的防水和防污性能。
想象一下,一件经过这种处理的外套,即使在雨天也能保持干爽,而且污渍很容易被擦拭掉。
超亲水整理剂则可以让织物具有良好的吸湿和排汗性能,非常适合用于运动服装。
此外,纳米抗菌整理剂能够有效地抑制细菌和真菌的生长,使纺织品具有持久的抗菌功能,对于医疗和卫生领域的纺织品来说,这是一个巨大的进步。
除了上述性能的提升,纳米技术还为纺织品带来了新的功能。
比如,利用纳米技术可以制造出具有紫外线防护功能的纺织品。
纳米级的氧化锌或二氧化钛粒子能够有效地吸收和散射紫外线,将其添加到织物中,可以为人体提供更好的紫外线防护,减少皮肤受到的伤害。
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纳米技术与纳米材料在纤维中的应用本文档格式为WORD,感谢你的阅读。
最新最全的学术论文期刊文献年终总结年终报告工作总结个人总结述职报告实习报告单位总结演讲稿纳米技术与纳米材料在纤维中的应用远红外线反射功能纤维是一种具有远红外吸收及反射功能的化纤,以下是一篇探究纳米技术与纳米材料应用的,欢迎阅读查看。
摘要:本文介绍了纳米技术在化学纤维中的应用方式,并阐述了纳米技术在功能性纤维和其他特种纤维中的应用情况,以及纳米材料在应用中存在的问题及解决方法,最后展望了纳米技术的应用前景。
关键词:纳米技术;纳米材料;功能性纤维;特种纤维近年来,纳米技术与纳米材料正引起人们的极大关注。
纳米材料凭借其内部所特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等四大效应,从而拥有完全不同于常规材料的奇特的力学性能、光学性能、热力性能、磁学性能、催化性能和生物活性等性能。
这些都为纳米材料在纺织工业的应用奠定了基础。
可以说,纳米材料是21 世纪最有前途的材料,在功能性纺织品和高分子科学领域有着广阔的应用前景。
[1]1 纳米技术在化学纤维中的应用方式纳米粒子的奇特性质为纳米技术的广泛应用奠定了基础,应用纳米技术开发功能性化学纤维主要有两个途径[2]。
1.1 纤维超细化使纤维达到纳米级,以满足特殊用途领域的需要。
1.2 共混纺丝法共混纺丝法是指在化纤聚合、熔融阶段或纺丝阶段加入功能性纳米材料粉体,以使生产出的化学纤维具有某些特殊的性能。
此法是生产功能性化纤的主要方法。
由于纳米粉体的表面效应,其化学活性高,经过分散处理后,容易与高分子材料相结合,较普通微粉体更容易共熔混纺;而且纳米粉体粒径小,能较好地满足纺丝设备对添加物粒径的要求,在化纤生产过程中能较好地避免对设备的磨损、堵塞及纤维可纺性差、易断丝等问题;对化纤的染色、后整理加工及服用性能等也不会造成很大的影响。
该法的优点在于纳米粉体均匀地分散在纤维内部,因而耐久性好,其赋予织物的功能具有稳定性。
目前化纤产品中复合型纤维的比例不断扩大,如果在不同的原液中添加不同的纳米粉体,可开发出具有多种功能的纺织品。
例如在芯鞘型复合纤维的皮、芯层原液中各自加入不同的粉体材料,生产出的纤维可具有两种或两种以上功能。
2 纳米技术在功能性纤维方面的应用2.1 抗紫外线纤维太阳光中能穿过大气层辐射到地面的紫外线占总能量的6%。
紫外线具有灭菌消毒和促进体内维生素D 合成的作用,但同时也有加速人体皮肤老化及产生癌变的危险[3-5]。
2.1.1 抗紫外线纤维的紫外防护机理紫外线属于电磁波,其波长范围在100nm~400nm 之间。
研究表明,TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、云母、高岭土等在300nm~400nm 波段都具有吸收紫外线的特征。
若将这些材料制成纳米级超细粉体,由于微粒尺寸与光波波长相当或更小,这种小尺寸效应会导致对光的吸收显著增强。
另外,这类超细粉体的比表面积大,表面能高,在与高分子材料共混时,很容易与后者结合,加之化纤纺丝设备对共混材料粒度的要求,决定了纳米粒子是制造功能性化纤的优选添加材料。
2.1.2 抗紫外线纤维的应用此类化纤包括的品种面很广,从国内外研制和生产的品种来看,涉及涤纶、维纶、腈纶、尼龙和丙纶等;加工方法有尼龙、聚氨酯混纺、尼龙、醋酸纤维混纺等。
主要用来制作运动衫、罩衫、制服、套裤、职业服、游泳衣和童装等。
在我国大多数地区,人们夏季穿着服装单薄,这就需要利用纳米粒子的抗紫外线功能来开发各种化纤产品,以满足妇女、老人、儿童、野外工作者和高温岗位工人的需要。
2.2 抗菌除臭纤维通常所说的抗菌包括抑制、杀灭、消除细菌分泌的毒素以及预防等功能。
抗菌化纤的除臭功能表现在:保健方面:防止皮肤感染,消除病菌分泌的毒素和将汗液等转化为臭味物质的细菌;美学方面:除去令人不愉快的臭味[6-8]。
2.2.1 抗菌除臭纤维的抗菌除臭机理纳米级TiO2、ZnO等光催化型杀菌剂,表现出超过传统抗菌剂仅能杀灭细菌本身的性能。
其杀菌机理为:纳米级TiO2、ZnO等抗菌剂能在水分和空气存在的情况下,自行分解出自由移动的电子(e-),同时留下带正电的空穴(h+),逐步产生反应,生成的羟基自由基和超氧化物阴离子自由基非常活泼,有极强的化学活性,能与多种有机物发生反应(包括细菌内的有机物及其分泌的毒素),从而将细菌、残骸和毒素杀灭、消除。
纳米级TiO2、ZnO的除臭机理主要有以下两种:①吸附臭味。
超细ZnO的比表面积大、孔容大,可以吸附多种含硫臭体。
②氧化分解。
TiO2、ZnO等物质在H2O、O2体系中可发生光催化反应,产生的超氧化物阴离子自由基能与多种臭体反应,从而更彻底地消除臭味。
2.2.2 抗菌除臭纤维的应用日本在抗菌防臭功能纤维上开发较多。
最近,日本石玻璃公司开发了一种含活性玻璃粒子的抗菌防臭功能纤维。
这是一种含有银粒子的溶解性玻璃微粉,粒径在50nm 以下。
这种纤维在毒性、稳定性、持久性和抑制细菌抗药性等方面的表现较为优良。
在使用过程中,一旦接触到水分,纤维内部的溶解性玻璃粒子就会缓慢释放出银离子,它能在几小时到几年的时间内以特定的速度释放,阻碍细菌繁殖,显示出优良的抗菌性。
日本帝人公司生产的由纳米TiO2、ZnO 作为消臭剂的除臭纤维能吸收臭气净化空气,可用于制造消臭敷料、绷带、尿布、睡衣、窗帘、厕所用纺织品以及环保用过滤织物等。
我国抗菌剂的研究相对滞后,但近年来发展较快。
北京赛特瑞公司生产的银系抗菌剂,采用纳米层状银系无机抗菌材料制备的抗菌防霉织物,仅需添加0.5%~1%的无机抗菌剂,具有广谱抗菌功能,且抗菌效果显著、持久,对皮肤无刺激性。
上海合成纤维研究所研制的一种新型抗菌纤维,是将纳米级TiO2、ZnO 等添加到天然或聚合物长丝中,纺制出各种永久性抗菌、防臭纤维,经试验证明,这种纤维对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和沙门氏菌等具有很强的杀菌能力,目前该技术仅仅完成了实验室研究工作,还不能达到工业化生产规模。
许德生等人采用纳米级TiO2、ZnO 和粘胶纤维共混制成的纤维,既具有普通粘胶纤维特性,又能防菌、抗菌、防紫外线和抗电磁辐射。
北京服装学院科研人员的研究表明,用纳米级ZnO 对棉织物进行处理后,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌和黑曲霉菌等均有显著抑制作用。
另外,国家超细粉末工程中心利用纳米ZnO等粉体做核,在外包覆银以抗细菌,在外包覆CuO、ZnSiO3 以抗真菌,将这种抗菌粉体加1%到合成纤维中,就能制得抗菌性良好的功能性纤维。
2.3 远红外纤维2.3.1 机理人体释放的红外线大致在4μm~16μm的中红外波段,在战场上如果不对这一波段的红外线进行屏蔽,很容易被非常灵敏的中红外探测器所发现,尤其在夜间,人体安全将会受到威胁,因此很有必要研制对人体红外线具有屏蔽功能的衣服[9-10]。
远红外线反射功能纤维是一种具有远红外吸收及反射功能的化纤,通过吸收人体发射出的热量,并再向人体辐射一定波长范围的远红外线,可使人体皮下组织血流量增加,起到促进血液循环的作用;由于能反射人体辐射的红外线,也起到了屏蔽红外线,减少热量损失的作用,使此类纤维及织物的保温性能较常规织物有所提高。
远红外超细添加剂是一种白色或浅白色粉体。
这类抗红外线功能助剂是在远红外加热所使用的陶瓷粉体的基础上开发出来的,所以称之为“远红外陶瓷粉”。
根据应用的化纤品种和性能要求的不同,通常包括纳米级ZnO、SiO、Al2O3 等,除了要求将它们的粒度用直接制备或二次粉碎的方法控制在100nm以下外,同时还要对其进行表面改性处理,以确保这类粉体的分散性、相容性和功能化纤的可纺性。
2.3.2 远红外纤维应用日本对远红外聚酯的研究最多。
1996年已确立了远红外纤维制品的保温性试验方法和对人体的温热特性系列评价方法,对远红外线与生物关系已有了系统的研究。
日本三菱人造丝公司将PTA、EG和纳米陶瓷粉混合先制成母粒,再与普通聚酯在283℃下共混纺丝,制成中空度21.3%、蓬松度153mL/g 的远红外短纤维;日本可乐丽公司将聚酯和含氧化陶瓷的增塑剂共混纺丝制得远红外纤维;日本尤尼吉卡公司推出一种太阳远红外涤纶,其物理机械性能与普通涤纶相似,具有明显的升温效应,据报道,该织物水洗后在相同条件下比普通涤纶快干30min。
2.4 阻燃纤维2.4.1 阻燃纤维的阻燃机理阻燃的目的在于降低热分解过程中可燃气体的生成,抑制气相燃烧过程的反应。
阻燃纤维多数通过用添加型阻燃剂和反应型阻燃剂对原材料进行处理制得。
纳米SbO3阻燃剂在燃烧初期首先熔融,熔点为655℃,在材料表面形成保护膜隔绝空气,通过内部吸热反应,降低燃烧温度。
在高温状态下SbO3 被汽化,稀释空气中的氧浓度,从而起到阻燃作用。
2.4.2 阻燃纤维应用国外用共混法制得的阻燃改性纤维有阻燃粘胶纤维,如美国的Durvil、奥地利的Lenzing、日本的Tuflan;也有阻燃丙纶纤维,如瑞士的Sandoflam 5071[11]。
3 纳米材料在其他特种纤维中的应用3.1 智能隐身纤维将纳米金属粒子、纳米氧化物(如纳米级Fe2O3、Ni2O3等)、纳米复合材料以共混法加入成纤聚合物熔体或纺丝溶液中,经熔融纺丝或湿法纺丝制成隐身材料。
制成的高性能毫米波形隐身材料、可见光-红外线型材料和结构式隐身材料,可避开雷达、红外线探测器的侦测。
另外,可采用对电、热比较敏感的纳米金属粒子与纤维原料共混,制成具备防止热成像设备侦测的功能纤维。
目前美国正在研究采用热敏、光敏或电化学染料做迷彩服,以使迷彩服的颜色和图案随环境变化而改变,具备动态防侦视功能。
美国研制的“超黑粉”纳米隐身材料,对雷达波的吸收率大于99%。
法国研制出一种宽频微波吸收涂层,这种吸波涂层由粘合剂和纳米微粉填充材料组成。
这种由多层薄膜叠合而成的结构具有很好的磁导率,在50MHz~50GHz 内具有很好的吸波性能。
目前世界军事发达国家正在研究覆盖厘米波、毫米波、红外和可见光等波段的纳米复合材料。
3.2 变色纤维变色纤维是一种具有特殊组成结构的纤维,当受到光、热、水分或辐射等外界激化条件作用后,具有可逆自动改变颜色的性能。
纤维在一定波长的光的照射下会发生颜色变化,而在另一种波长的光的作用下又会发生可逆变化回到原来的颜色,这种纤维称为光敏变色纤维。
具有光敏变色的物质通常是一种具有异构体的有机物,这些化学物质因光的作用产生异构,并生成两种化合物。
这些化合物的分子式没有发生变化,但对应的键合方式或电子状态产生了变化,可逆地出现吸收光谱不同的两种状态,即可逆地显色、褪色或变色。
美国Clemson 大学和Georgia 理工学院等研究机构近年来正在探索光纤中掺入纳米变色染料或改变光纤表面的涂层材料,使纤维的颜色能够实现自动控制。