Nanomateriaalit ovat materiaaleja, joiden koko on saavuttanut nanomittakaavan ja joiden ominaisuudet ovat muuttuneet. Nanomateriaalien koon muutos aiheuttaa niille pintavaikutuksen, pienen koon vaikutuksen ja kvanttikokovaikutuksen. Tekstiilin toiminnallinen viimeistely on menetelmä, joka voi täyttää tekstiilin erityistehtävän tuotannossa ja elämässä ja lisätä sen lisäarvoa. Yksi tekstiiliteollisuuden kehitystrendeistä on ollut valmistaa toiminnallisia tekstiilejä, joilla on yksi tai useampi ominaisuus, kuten antibakteerinen, ultraviolettisäteilyä estävä, antistaattinen, itsepuhdistuva, johtava ja rypistymisenestokykyinen jne.

Ultraviolettinkestävä viimeistely

Ultraviolettisäteilyä estävässä viimeistelyssä kuidun pintaan kiinnitetään nanomateriaalia, mikä tekee siitä entistä paremmin kiinnittyneen tekstiiliin. Kun valo osuu tekstiiliin, nanopartikkelien kvanttikokoefekti ja pintaefekti saavat suurimman osan ultraviolettisäteilystä absorboitumaan tai heijastumaan, mikä vähentää kankaaseen tulevan ultraviolettisäteilyn määrää. Tällä hetkellä tekstiilien UV-suojaviimeistelyssä käytetään pääasiassa TiO2:ta, ZnO:ta, Al2O3:a, SiO2:ta ja muita nanopartikkeleita.

Itsepuhdistuva viimeistely

Tekstiilien itsepuhdistuksessa ja viimeistelyssä on kaksi pääperiaatetta: superhydrofobinen ja fotokatalyyttinen. Superhydrofobisen itsepuhdistuksen periaate voidaan selittää pintakosketuskulmalla: mitä suurempi kosketuskulma, sitä parempi vedenpitävyys, ja avain kosketuskulman lisäämiseen on kankaan pinnan mikrokarheuden parantaminen tai sen pintaenergian vähentäminen.

Fotokatalyyttinen itsepuhdistus perustuu pääasiassa nano-TiO2:n fotokatalyyttiseen reaktioon. Valoisissa olosuhteissa TiO2 voi käydä läpi voimakkaan REDOX-reaktion ja tuottaa hydroksyylivapaita radikaaleja, jotka voivat hajottaa orgaanista ainesta. Superhydrofobiseen pintakäsittelyyn verrattuna fotokatalyyttinen pintakäsittely voi katalysoida epäpuhtauksien hapettumista vain auringonvalon säteilytyksen alaisena, ja hajoamistuotteet ovat ympäristöystävällisiä ja saasteettomia. Katalyyttisessä prosessissa ei tapahdu energiahäviöitä, joten se on ympäristöystävällinen teknologia, jolla on enemmän etuja.

Antibakteerinen viimeistely

Nanometrin kokoluokan antibakteeristen materiaalien kvanttikokovaikutus voi saada ne absorboimaan fotoneja tai tuottamaan oman elektronisiirtymänsä, mikä johtaa energiatasojen muutokseen, pelkistymisen ja hapettumisen tehostumiseen sekä suuren määrän aktiivisten hydroksyyliradikaalien ja happiradikaalien tuotantoon, jotka voivat tappaa bakteereja lyhyessä ajassa. Tällä hetkellä TiO2:ta, ZnO:ta, Ag:tä ja muita nanomateriaaleja on käytetty tekstiilien antibakteerisessa viimeistelyssä.

Antistaattinen viimeistely

Kankaan nanometrimateriaalin antistaattinen viimeistely saa varauksen johtamaan ja kulumaan nopeasti materiaalin johtavuuden kautta, jolloin kangas voi saavuttaa antistaattisen vaikutuksen. Tällä hetkellä tekstiilien antistaattisessa viimeistelyssä käytettäviä nanomateriaaleja ovat pääasiassa TiO2, ZnO, Ag, grafeeni jne.

Yleisillä johtavilla nanomateriaaleilla on monia ongelmia yksinään käytettynä: jalometalleilla on hyvä johtava vaikutus, mutta ne ovat kalliita; hiilimateriaaleja on helppo kerrostaa, niiden sitoutumisvoima kankaisiin on heikko ja värit tummempia. Siksi useita johtavia nanomateriaaleja yhdistetään usein niiden virheiden kompensoimiseksi materiaalien synergistisen vaikutuksen avulla paremman viimeistelytuloksen saavuttamiseksi.

Johtavaa lajiteltavaksi

Normaaliolosuhteissa kankaan pinta on eristetty vapaasti liikkuvien elektronien puutteen vuoksi, minkä ansiosta kangas on sähkönjohtava ja mukautuu nykyaikaisen elämän monimuotoisiin tarpeisiin. Grafeenia ja hiilinanoputkia käytetään laajalti kankaiden johtavassa viimeistelyssä niiden erinomaisen sähkönjohtavuuden ja mekaanisten ominaisuuksien ansiosta.

Muu viimeistely

Nanomateriaaleja voidaan käyttää myös palonestoaineisiin, sähkömagneettiseen suojaukseen, infrapunasäteilyn absorbointiin ja muihin tarkoituksiin. Korkean kuormituksen omaava ZnO-puuvillakangas valmistettiin paikan päällä ammoniakkikaasutuskäsittelyllä ling chao -menetelmällä tehdyn heikon hapetuskäsittelyn jälkeen.

Ihmisten elinympäristöjen monimutkaistuessa yksitoimiset tekstiilit eivät enää pysty vastaamaan ihmisten tarpeisiin, joten yleisenä trendinä on kehittää korkean suorituskyvyn ja monitoimisia tuotteita. Toiminnalliset nanomateriaalit ovat tärkeä osa tekstiilien toiminnallista viimeistelyä. Nanoteknologian nopean kehityksen myötä monitoimisista nanoviimeistelytekstiileistä tulee yksi tulevaisuuden valtavirtatrendeistä.

Lisää teknistä sisältöä on artikkelissa "Nanomateriaalien tutkimuksen edistyminen tekstiilien toiminnallisessa viimeistelyssä" Textile Daily -lehden neljännessä numerossa vuonna 2020.