劉樹英

紡織用納米材料的技術(shù)要求

根據(jù)納米紡織品的物理性質(zhì)不同，納米功能紡織品主要分為四大類：①物理功能型納米紡織品；②化學(xué)功能型納米紡織品；③物質(zhì)分離型納米紡織品；④生物適應(yīng)型納米紡織品等。

若按其使用性能和用途，納米功能紡織品又可大致分為以下幾類：①整理型納米紡織品，如將棉、毛、絲、麻等常規(guī)織物通過防水、防皺、防污或抗靜電、防腐防霉等整理，從而具備上述功能的紡織品。②防護(hù)型納米紡織品，如具有抗紫外線、防輻射、阻燃、耐高溫、隔熱、隔聲等防護(hù)功能的紡織品。③適感型納米紡織品，具有超舒適、超柔軟、快干、透濕、高彈性等功能的紡織品。④衛(wèi)生保健型納米紡織品，具有抑菌、抗菌、遠(yuǎn)紅外發(fā)射、負(fù)離子釋放等醫(yī)療保健功能的紡織品。⑤智能型納米紡織品，如舒適可呼吸的能調(diào)節(jié)人體局部溫度的織物、相變調(diào)溫織物、可信號(hào)響應(yīng)變色的織物、生命保健系統(tǒng)織物、仿生運(yùn)動(dòng)織物。

紡織用納米功能的開發(fā)方向

納米是物理學(xué)法定國(guó)際長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)。由于構(gòu)成納米材料的微粒具有特殊的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)等，因此能夠產(chǎn)生與常規(guī)材料不同的物理、化學(xué)性質(zhì)，不僅具有高強(qiáng)度、高韌性、高吸附能力與導(dǎo)電及靜電屏蔽效應(yīng)，還能夠抗紫外線、吸收可見光和紅外線、抗老化和抗菌除臭等功能。將具有特殊功能的納米材料與紡織原料進(jìn)行復(fù)合，開發(fā)新型納米功能紡織品的發(fā)展方向主要有以下方面：

抗菌殺菌抑菌功能。根據(jù)殺菌機(jī)理的不同，抗菌劑可以劃分為以下三種類型：一是無機(jī)抗菌劑，如Ag、Cu、Zn、S、As、Ag+、Cu2+等；二是光催化抗菌劑，如納米TiO2、納米ZnO、納米硅基氧化物等；三是以光催化抗菌劑為載體，將其吸附銀、銅等離子。

防臭消臭除味功能。納米級(jí)除臭機(jī)理主要有以下幾種：吸附臭味：超細(xì)ZnO 的比表面積大、孔容大，可以吸附多種含硫臭體。氧化分解：TiO2、ZnO 等物質(zhì)在H2O、O2體系中可發(fā)生光催化反應(yīng)，產(chǎn)生的超氧化物陰離子自由基能與多種臭體反應(yīng)，從而更徹底地消除臭味。催化分解：電氣石具有熱電效應(yīng)的永久性電吸收與催化分解的作用，能產(chǎn)生神奇無比的表面效應(yīng)，使每克比表面積達(dá)幾百平方米，其吸附催化臭味和分解擴(kuò)散異味是其他材料的幾百倍。日本鐘紡公司生產(chǎn)的由納米TiO2、ZnO 作為消臭劑的除臭纖維能吸收臭氣凈化空氣，可用于制造消臭敷料、繃帶、尿布、睡衣、窗簾、廁所用紡織品以及環(huán)保用過濾織物等。帝人纖維公司新推出的除臭纖維PAR/MFR，是利用電氣石納米微粒附著在滌綸、聚酯等化纖上，利用這種除臭聚酯生產(chǎn)的織物除臭效果良好，其持續(xù)除臭時(shí)間達(dá)10年之久，經(jīng)歷30次水洗后仍可保持除臭性能。

自潔凈自斥污功能。納米Ag、TiO2、ZnO、SiO2等氧化物具有自清潔和抗菌的特點(diǎn)。其金屬離子或者金屬?gòu)?fù)合物有一定的消毒作用?？諝饣蛘咚械牟糠盅?，在金屬離子的催化作用下變成活性氧，可以去除有機(jī)物質(zhì)，從而達(dá)到消毒的作用。特別是覆蓋有納米TiO2的織物像蓮花葉子一樣具有表面疏水性，當(dāng)暴露在陽(yáng)光下，它就能自行去掉灰塵或者細(xì)菌，使衣物有自潔凈自斥污功能，所以又稱作“蓮花效應(yīng)”。瑞士Schoeller TextileAG公司發(fā)明并且市場(chǎng)化推廣了適用于織物防水整理的“蓮花效應(yīng)”技術(shù)，其方法是將織物在TiO2溶液中浸泡0.5min，然后取出放入97℃烤箱加熱15min，再在沸水中煮3h制得自潔凈紡織品。由于TiO2催化劑只要在陽(yáng)光下就能永遠(yuǎn)發(fā)揮作用，因此這種自潔凈自斥污效果可以維持下去。英國(guó)Essentra纖維公司Xin·John 、J·Kiwi等采用化學(xué)方法將TiO2加載到棉織物上，試驗(yàn)所制備的織物在紫外光照射下，可以對(duì)葡萄酒、化妝品、汗?jié)n及咖啡造成的污跡具有自潔凈自斥污功能。

抗老化耐磨耐腐蝕功能。有些纖維不耐日曬，在紫外線的照射下會(huì)發(fā)生分子鏈的降解，將納米氧化鋅或氧化鎂微粒均勻分散于紡織材料中，可以利用其對(duì)紫外線的吸收作用，防止分子鏈降解，從而達(dá)到防日曬耐老化的效果。納米級(jí)的TiO2、SiO2、ZnO、ZrO2和Fe2O3等均是優(yōu)良的抗老化劑，可以明顯地提高織物的耐老化性能。

抗皺防縮功能。在傳統(tǒng)方法中，樹脂經(jīng)常被用來對(duì)織物進(jìn)行抗皺等功能整理，但是在應(yīng)用方面，它也有很多限制，因?yàn)樗鼤?huì)降低織物的強(qiáng)力、抗摩擦性、吸水性、染色性和透氣性。為了克服這些缺點(diǎn)，比利時(shí)Centxbel研究所的研究人員在對(duì)棉和絲綢的抗皺、防縮整理過程中應(yīng)用了納米氧化鈦和納米硅。在紫外線照射下，納米氧化鈦和羧基的酸充當(dāng)催化劑，引發(fā)了纖維素分子和酸之間的反應(yīng)。而在另一方面，納米硅和馬來酸酐充當(dāng)了催化劑。這種方法能顯著提高絲綢的抗皺能力。

德國(guó)Kelheim纖維公司設(shè)計(jì)師克勞斯·羅比的試驗(yàn)表明：納米二氧化硅抗皺整理的最佳工藝為，納米二氧化硅4g/L、樹脂240g/L、氯化鎂12g/L、焙溫度160℃、焙烘時(shí)間2min。結(jié)果表明，經(jīng)納米氧化物整理后織物的折皺回復(fù)率和防縮保留率均高于未添加納米氧化物的情況。另外，瑞士Schoeller公司產(chǎn)品開發(fā)總工程師科萊恩研究了納米二氧化鈦的加入量對(duì)純棉平紋、斜紋織物抗皺整理效果的影響?？迫R恩的研究表明，納米二氧化鈦的加入不僅有效地提高了棉織物的抗皺、防皺效果，而且也提高了織物的強(qiáng)力，且當(dāng)納米二氧化鈦的濃度為0.1g/L 時(shí)，效果最佳；使紡織品具有不易產(chǎn)生折皺或產(chǎn)生的折皺易回復(fù)原狀，并且在使用過程中能保持平挺防縮的全免打理的外觀。

透氣舒適超懸垂功能。美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究表明，光的照射可引起TiO2表面在納米區(qū)域形成親水性及親油性兩相共存的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)。這樣在宏觀的TiO2表面將表現(xiàn)出奇妙的超雙親性。利用這種原理制作的紡織新材料，可修飾纖維及織物表面，使它們具有超雙親性低密度、高孔隙的新特征，用它制作的紡織品具有良好的透氣性和穿著舒適性。美國(guó)北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員運(yùn)用新興的納米技術(shù)，將碳化鎢與碳酸鈣納米層附著在天然纖維上，開發(fā)出一種具有特殊透氣性、吸附過濾與超懸垂的“超舒適紡織品”，其超懸垂觸感與透氣效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他涂層處理。

拒水拒油防污功能。不同織物的表面具有不同的表面性能，而對(duì)織物表面性能進(jìn)行改造以滿足人們不同的需要，一直是功能性紡織品開發(fā)的重要內(nèi)容。在納米紡織品的開發(fā)中，由于納米粒子的小尺寸效應(yīng)、表面和界面效應(yīng)，納米粒子表面的原子存在大量的表面缺陷和許多懸掛鍵，具有很高的化學(xué)活性。納米粒子高度分散在紗線之間、纖維之間和纖維表面，它們與粘合劑等在纖維表面呈凹凸有致的排列，形成納米尺寸的空氣薄膜，使沾污物無法直接滲入纖維，阻止了油污的進(jìn)一步滲透，大大提高了拒水、拒油和防污性能。英國(guó)Essentra纖維公司的研究人員新開發(fā)的二元協(xié)同納米界面結(jié)構(gòu)技術(shù)紡織品，是具有超雙疏界面性能的面料，其高超的拒水、拒油性能已達(dá)到了令人嘆服的程度。另?yè)?jù)德國(guó)特雷維拉公司新開發(fā)的拒水拒油性能最優(yōu)納米工藝是：整理劑用量為120L，偶聯(lián)劑用量為2%～4%，納米ZnO的用量為16 g/L。用此納米整理劑處理織物后，具有優(yōu)異的拒水拒油性能和抗菌性能，持久性強(qiáng)，透氣性影響不大，基本不影響織物的服用舒適性。用該技術(shù)生產(chǎn)的紡織品不沾油、不吸灰、不吸水、不褪色；而且洗滌時(shí)，可僅用清水洗滌，不必再使用傳統(tǒng)的洗滌劑。

阻燃隔熱功能。近年來，國(guó)外開發(fā)的納米阻燃與隔熱的目的在于降低熱分解過程中高溫氣體的生成，抑制氣相燃燒過程的反應(yīng)。阻燃隔熱纖維多數(shù)通過用添加型隔熱劑和反應(yīng)型阻燃劑對(duì)紡織品原材料進(jìn)行處理制得。如納米級(jí)五氧化二銻、超細(xì)氧化銻母粒、氫氧化鋁、氫氧化鎂、硼酸鋅、鉬化合物以及錫化合物等無機(jī)阻燃劑。這些納米材料在火焰中分解、汽化產(chǎn)生游離基，而且納米材料游離基與燃燒物產(chǎn)生的游離基相互作用，從而終止鏈反應(yīng)，達(dá)到阻燃的目的。近年來，美國(guó)格雷斯纖維公司開發(fā)的納米三氧化二銻，在阻燃纖維的應(yīng)用中取得了較好的效果；西班牙Aitex公司在聚酯聚合過程中或紡絲熔體中加入納米層硅酸鹽材料來改善聚酯纖維的阻燃性能與隔熱性能；英國(guó)Essentra纖維公司以聚氨酯為黏合劑、TiO2為功能粒子，采用涂層方法制備了高性能的隔熱涂層織物；美國(guó)Nyacol納米科技公司把膠狀的五氧化銻納米粒子均勻分散開來，作為鹵化阻燃劑的增效劑。鹵化阻燃劑和五氧化銻的混合比例為5：1到2：1。日本東麗工業(yè)公司利用納米SbO3開發(fā)的超級(jí)隔熱阻燃纖維STIAFR，SbO3粒子在高溫狀態(tài)下被汽化后，首先在材料表面形成保護(hù)膜隔絕空氣，通過內(nèi)部吸熱反應(yīng)，降低燃燒溫度；同時(shí)稀釋空氣中的氧濃度，從而起到二次阻燃作用。

消光吸波耐曬功能。一般情況下，化學(xué)纖維表面具有較強(qiáng)的光澤，影響外觀。改善方法是將納米TiO2添加到化學(xué)纖維中進(jìn)行消光。一般纖維中所含納米TiO2消光劑范圍為0.05%～1%，有的可更高些。日本尤尼吉卡公司利用納米TiO2的折光性，在聚酯纖維中采用皮芯復(fù)合紡絲方法，使皮層和芯層含有不同納米TiO2含量，開發(fā)出了具有極高的不透明纖維；且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐熱耐光好，在原液、纖維中易分散，消光后不影響纖維的強(qiáng)度和紡絲后加工。最近杜邦公司采用懸浮沉降法，制備出用于消光尼龍系纖維的納米銳鈦型TiO2懸浮液。另一方面，有些化纖不耐日曬，就是因?yàn)楦叻肿硬牧显诓ㄩL(zhǎng)400到700納米之間可見光的照射下，會(huì)發(fā)生分子鏈的降解，產(chǎn)生大量的自由基，致使纖維及紡織品的顏色、強(qiáng)度等受到影響，而納米TiO2粒子是一種穩(wěn)定的紫外線吸收劑，將其均勻分散于高分子材料中，利用其對(duì)于可見光的吸收作用，即可防止分子鏈的降解，從而達(dá)到防日曬耐老化的效果。另外，美國(guó)太空總署Gateway公司發(fā)現(xiàn)碳納米管也具有良好的吸收波的特性，該公司采用含有碳納米管微粒纖維制作的吸收光波的新型織物，具有比一般吸收材料高5～10倍的光波吸收率，可用于制作太空服及其他特殊用途的吸波防反射織物等。

光敏變色功能。所謂變色纖維是一種具有特殊組成結(jié)構(gòu)的纖維，當(dāng)受到光、熱、水分或輻射等外界激化條件作用后，具有可逆自動(dòng)改變顏色的性能。纖維在一定波長(zhǎng)的光的照射下會(huì)發(fā)生顏色變化，而在另一種波長(zhǎng)的光的作用下又會(huì)發(fā)生可逆變化回到原來的顏色，這種纖維稱為光敏變色纖維。美國(guó)克萊姆森大學(xué)和佐治亞州理工學(xué)院等研究機(jī)構(gòu)近年來正在探索光纖中摻入納米變色染料或改變光纖表面的涂層材料，使纖維的顏色能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制。克萊姆森大學(xué)研究的光致變色纖維加工方法是：將有機(jī)光致變色化合物溶解在高分子溶液中，制成紡絲液，再通過靜電紡絲技術(shù)將該紡絲液制備成納米纖維。該大學(xué)研究認(rèn)為：有光致變色材料為螺噁嗪型、螺吡喃型、二芳基乙烯型、俘精酸酐型、偶氮染料型等。佐治亞州理工學(xué)院的研究開發(fā)了聚乙烯吡咯烷酮樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚乙烯醇、PET樹脂等高分子材料的納米光敏微粒在紡織面料領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)在專家們正在利用這些納米顆粒的光學(xué)特性來研制所需的各種光敏染料。將這種光敏染料植入纖維內(nèi)部，制成的服裝就具有了可以調(diào)節(jié)成與周邊環(huán)境一致的隱蔽色功能。此外，日本松井色素化學(xué)工業(yè)公司利用納米鈷鎳氯化物粒子與聚乙烯醇制成的新型光致變色纖維Chameleon，可在無陽(yáng)光下不變色，但是在陽(yáng)光或UV 照射下顯出深綠色。

抗靜電功能。納米微粒為解決化纖制品的靜電問題提供了一個(gè)新的途徑。在尼龍、滌綸等復(fù)合織物中加入少量的納米微粒，如將0.1%～0.5%的納米TiO2、Cr2O3、ZnO、Fe2O3等具有半導(dǎo)體性質(zhì)的粉體摻入到樹脂中，就會(huì)把集在織物表面的電荷分散開來，產(chǎn)生良好的靜電屏蔽性能，大大降低其靜電效應(yīng)。如日本倉(cāng)麗公司利用微乳法制備的納米TiO2水溶膠處理滌綸機(jī)織物，其織物抗靜電性有了明顯改善。瑞士Schoeller公司采用浸壓法處理納米TiO2經(jīng)氧化/絲膠處理的山羊絨針織物，其抗靜電性能有較大改善。硅烷溶膠粒子可以用其氨基和羥基吸收空氣中的水分，從而提高織物的抗靜電性。涂有納米銻的氧化錫（ATO）和硅烷納米溶膠能夠使復(fù)合物具有良好的抗靜電能力。尤其以SnO2或Sb2O3載于TiO2表面的粉體抗靜電效果最好，一般這類抗靜電劑的電阻率可達(dá)0～100Ω/cm，特別適合用紡制白色抗靜電纖維，白色抗靜電纖維將是今后的發(fā)展趨勢(shì)。另外，比利時(shí)Centxbel研究所通過利用碳納米管來改進(jìn)聚合物的抗靜電性能，他們的試驗(yàn)結(jié)果表明：采用含碳納米管制備劑混紡的聚丙烯纖維，其織物摩擦產(chǎn)生的靜電荷明顯低于用有機(jī)抗靜電劑混紡的聚丙烯纖維；而采用含化學(xué)鍍銀碳納米管的制備劑混紡的聚丙烯纖維，其摩擦靜電荷進(jìn)一步降低，導(dǎo)電性和抗靜電效果進(jìn)一步提高。

抗電磁波輻射功能。在化纖加工過程中，可加入一些能強(qiáng)烈吸收電磁輻射的納米粒子In2O3、SnO2、Fe2O3、NiO等，制成抗電磁波輻射纖維，能對(duì)人體起到防護(hù)作用。日本旭化成公司新推出的“Radiation protection”化合纖維，該纖維是在FDY/POY長(zhǎng)絲中加入納米Fe2O3微粉制成，具有抗靜電與遮罩電磁波的織物。此外氧化鎳、氧化鐵等納米顆粒也能強(qiáng)烈地吸收電磁輻射，從而有效地保護(hù)人體免受電磁輻射的損傷。日本鐘紡公司將氧化鎳納米粒子溶于聚酯纖維，制成的面料不僅能阻隔95%以上的電磁波，且無毒、無刺激，不受洗滌、著色和磨損影響等特點(diǎn)，可做成襯衣、裙裝、T恤等，保護(hù)人體皮膚不受電磁輻射傷害。

抗紫外線功能。云母、TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等納米材料都有吸收波長(zhǎng)200nm～400nm紫外線的特征。據(jù)美國(guó)橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究發(fā)現(xiàn)，TiO2、ZnO、SiO2、Al2O3等納米材料對(duì)紫外線的屏蔽作用除了反射和散射外，還有吸收作用。其原理是納米金屬氧化物電子被激發(fā)，發(fā)生躍遷。TiO2的禁帶寬度在3.2eV，可吸收波長(zhǎng)為388nm的紫外線；ZnO 的禁帶寬度為4.5eV，可吸收280nm～320nm的紫外線；而滑石、高嶺土、碳酸鈣等納米粒子則具有良好的反射紫外線能力。據(jù)該實(shí)驗(yàn)室報(bào)道，通常抗紫外線纖維中含有幾種組分的復(fù)合納米微粒，對(duì)于透明度要求高的防紫外線服裝面料，通常添加納米ZnO和TiO2微粒，其抗紫外線（λ=190nm～400nm）能力達(dá)99.8%以上，抗可見光（λ=400nm～800nm）能力達(dá)99.0%以上。

中遠(yuǎn)紅外線吸收反射功能。人體釋放與吸收的紅外線大致在4μm～16μm的中遠(yuǎn)紅外波段。因此紅外線在紡織品上應(yīng)用最感興趣的是4μm～14μm中遠(yuǎn)紅外區(qū)域。如一定組分的納米陶瓷粉吸收人體發(fā)射出來的熱能，轉(zhuǎn)化成向人體輻射一定波長(zhǎng)范圍的中遠(yuǎn)紅外線，其中以易被人體吸收的4μm～14μm為主。某些納米微粒如TiO2、SiO2、Al2O3和Fe2O3的復(fù)合粉體與高分子纖維結(jié)合，對(duì)中遠(yuǎn)紅外波段有很強(qiáng)的吸收性能，對(duì)其他波段的紅外線有很好的屏蔽作用。當(dāng)服裝面料中含有這些粒子時(shí)，能有效吸收外界發(fā)射及人體釋放的中遠(yuǎn)紅外線，而不被靈敏的中遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器所發(fā)現(xiàn)，用其制作的隱身服裝，使穿著者在夜間能實(shí)現(xiàn)隱身。據(jù)歐洲紡織品協(xié)會(huì)（EPTAP）報(bào)道，以納米級(jí)的天然硅酸鹽礦物為基本原料，再混合納米TiO2、納米ZnO、納米Fe2O3等，經(jīng)測(cè)試用該技術(shù)處理的織物，4μm～14μm中遠(yuǎn)紅外線發(fā)射率達(dá)85%以上，人體吸收遠(yuǎn)紅外線后能活化細(xì)胞組織中的水分子，改善循環(huán)，增強(qiáng)機(jī)體免疫力等。美國(guó)肖氏產(chǎn)業(yè)公司新開發(fā)的納米微粒如氧化鎂、氧化鉻、二氧化鈦錫和氧化鋯，能有效吸收外界能量并輻射與人體生物波相同的4μm～14μm中遠(yuǎn)紅外線，使人體皮下組織血流量增加，促進(jìn)血液循環(huán)。其中納米級(jí)氧化鋯不僅能有效吸收外界能量并輻射與人體生物波相同的中遠(yuǎn)紅外線，還具有保溫、抑菌和促進(jìn)血液循環(huán)、增強(qiáng)免疫力等衛(wèi)生保健功能。

日本對(duì)遠(yuǎn)紅外聚酯的研究最多。早在1996年就已確立了遠(yuǎn)紅外纖維制品的保溫性試驗(yàn)方法和對(duì)人體的溫?zé)崽匦韵盗性u(píng)價(jià)方法，對(duì)遠(yuǎn)紅外線與生物關(guān)系已有了系統(tǒng)的研究。日本Atofina公司開發(fā)的納米織物Zirconia health，就是在純棉、滌棉等織物中復(fù)合植入納米級(jí)氧化鋯粉體和鍍銀陶瓷粉體，具有吸收4μm～14μm中遠(yuǎn)紅外線并反射20μm以上遠(yuǎn)紅外線的功能；日本三菱人造絲公司將PTA、EG和納米氧化鉻與二氧化鈦錫粉混合先制成母粒，再與普通聚酯在283℃下共混紡絲，制成中空度21.3%、蓬松度153mL/g的中遠(yuǎn)紅外短纖維，則具有吸收5μm～12μm中遠(yuǎn)紅外線并反射25μm以上遠(yuǎn)紅外線的功能；日本可樂麗公司將聚酯和含納米氧化鋁與氧化鎂的制備劑共混紡絲制得中遠(yuǎn)紅外纖維，也具有吸收3.8μm～15μm中遠(yuǎn)紅外線并反射18μm以上遠(yuǎn)紅外線的功能。據(jù)稱，這些納米中遠(yuǎn)紅外纖維能吸收人體和周圍能量，發(fā)射出與人體對(duì)外釋放的生物波波長(zhǎng)相同的中遠(yuǎn)紅外線持久作用于人體，從而改善人體微循環(huán)，激活人體細(xì)胞，增強(qiáng)生命活力，調(diào)節(jié)人體經(jīng)絡(luò)平衡，有一定的消炎鎮(zhèn)痛效果，對(duì)于關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕、肩周炎、便秘等病癥有明顯輔助康復(fù)之效。

國(guó)際納米纖維紡織品發(fā)展趨勢(shì)

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者羅雷爾曾說過：上世紀(jì)70年代重視微米的國(guó)家如今都成為發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在重視納米技術(shù)的國(guó)家將成為未來的先進(jìn)國(guó)家。正如美國(guó)納米科學(xué)協(xié)會(huì)（AINS）首席顧問查爾斯·M.利伯教授認(rèn)為：“納米技術(shù)在紡織產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，將成為21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的一個(gè)主要發(fā)動(dòng)機(jī)?！?/p>

在AINS新發(fā)布的2015/2016年度報(bào)告指出，納米技術(shù)在未來的紡織行業(yè)必將創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益；但是降低生產(chǎn)成本，發(fā)明新一代生產(chǎn)工藝與方法，發(fā)掘更多納米材料品種與新型納米染料和助劑，開發(fā)納米材料的新型特殊功能，進(jìn)一步提高紡織產(chǎn)品科技含量和附加值將是未來納米纖維紡織品的發(fā)展趨勢(shì)。

一是重視納米安全問題。過去20年人們對(duì)納米材料正面效應(yīng)的研究取得了豐碩成果，但對(duì)納米材料可能存在的負(fù)面效應(yīng)一直未做重點(diǎn)研究；“今后納米安全問題必將受到重視，建立新的檢測(cè)規(guī)則，實(shí)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，完善納米制成品的性能檢測(cè)與產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)?！钡聡?guó)納米科學(xué)專家克勞斯·科恩博士指出，“特別是開發(fā)切實(shí)可行的新型工藝與生產(chǎn)方法，以解決有關(guān)人類健康與環(huán)境安全等危害。”

二是納米印染用劑應(yīng)用方向。目前，納米材料在紡織品印染中的應(yīng)用研究剛剛起步。有資料報(bào)道，美國(guó)把納米染料與后整理納米用劑在紡織行業(yè)的應(yīng)用作為研究的方向之一。日本的Decent公司、麗人公司已經(jīng)開始銷售納米材料的織物印染劑與功能助劑。特別是韓國(guó)HFG公司、德國(guó)Kelheim纖維公司、英國(guó)Essentra纖維公司與法國(guó)羅地亞公司相繼開發(fā)的新型納米涂料、印染劑與功能助劑等，通過印染工藝把納米粒子植入纖維織物生產(chǎn)出新功能面料，在2016年的法國(guó)國(guó)際面料展示會(huì)上引起了廣泛關(guān)注。

三是開發(fā)納米著色因子。一些合成纖維因?yàn)槿旧щy而限止了作為服裝面料的使用，如聚丙烯、聚乙烯醇纖維以及超強(qiáng)聚乙烯纖維。有些纖維則必須用載體染色。如此污染環(huán)境的工藝必然會(huì)遭到淘汰?！叭绻谶@些纖維合成過程中植入少量能與染料發(fā)生反應(yīng)的功能性納米著色因子，就可以增加纖維的染色位置來改善纖維的染色性能。”北卡羅來納州立大學(xué)紡織工程教授曼弗雷·德科勒表示，“因此，開發(fā)不同反應(yīng)功能與不同著色目的之不同納米材料因子是發(fā)展方向，將給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品注入新的高科技含量，在未來市場(chǎng)上占有重要的份額”。

四是解決分散和團(tuán)聚問題。在納米粉體使用過程中的分散和團(tuán)聚問題是目前最大的障礙，由于比表面積大、表面活性大，納米粉體材料不可避免存在著巨大的自團(tuán)聚傾向。目前納米材料的使用一般以微粉體的直接加入和微乳液兩種方法為主，不可避免地存在著團(tuán)聚。因此，誰(shuí)能找到一種更好的分散劑和分散工藝方法，誰(shuí)就能在應(yīng)用上掌握主動(dòng)，也就掌握了無限商機(jī)。

五是重視納米材料性價(jià)比。目前納米材料的應(yīng)用都處于較簡(jiǎn)單的層面上，即利用某些材料固有的特性，即使不將其細(xì)化到納米級(jí)，也可以用來進(jìn)行某些功能性加工，但納米科技的神奇之功和納米材料的神奇特性沒有真正發(fā)揮和顯示出來。當(dāng)然，納米級(jí)材料在物理、化學(xué)等方面所表現(xiàn)出的與微米級(jí)材料所不同的特性以及對(duì)功能性的強(qiáng)化和提升是毋庸置疑的。這就引出了納米材料性價(jià)比問題，在產(chǎn)業(yè)化的過程中，納米材料在應(yīng)用功能的提升和成本的提高這兩方面如何取舍，畢竟納米級(jí)材料的價(jià)格要遠(yuǎn)高于不同粉體。這是未來必將重視降低納米材料生產(chǎn)成本的一大方向。

六是加強(qiáng)控制工程的研究。在納米材料制備科學(xué)和技術(shù)研究方面一個(gè)重要的趨勢(shì)是加強(qiáng)控制工程的研究，這包括顆粒尺寸、形狀、表面、微結(jié)構(gòu)的控制及其小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)都同時(shí)在起作用，它們對(duì)材料某一種性能有利或無利、貢獻(xiàn)大小或強(qiáng)弱往往很難區(qū)分，這不但給某一現(xiàn)象的解釋帶來困難，同時(shí)也給設(shè)計(jì)新型納米結(jié)構(gòu)帶來很大的困難。“如何控制這些效應(yīng)對(duì)納米材料性能的影響，如何控制一種效應(yīng)的影響而引出另一種效應(yīng)的影響，”比利時(shí)Centxbel研究所高性能開發(fā)組負(fù)責(zé)人米奇·瓦格納表示，“這都是納米材料控制工程研究亟待解決的問題?！苯鼇韲?guó)際的研究方向主要是：①在納米顆粒表面做異性物質(zhì)和表面的修飾以改變表面帶電狀態(tài)、表面結(jié)構(gòu)和粗糙度；②把握納米微粒在多孔基體中呈現(xiàn)連續(xù)分布還是孤立分布以控制量子尺寸效應(yīng)和滲流效應(yīng)；③通過設(shè)計(jì)納米絲、管等有序或無序的陣列體系來獲得所需要的特性。

七是開發(fā)應(yīng)用多樣化趨勢(shì)。納米材料在紡織行業(yè)的開發(fā)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)大致有三種途徑：①多種纖維添加，人們?cè)诔晒Φ貞?yīng)用了聚合時(shí)添加、共混添加納米材料的功能化纖之后，又出現(xiàn)了應(yīng)用具有納米材料抗紫外線、抗菌等功能棉、麻、毛等天然纖維的趨勢(shì)。②多種粉體復(fù)配，針對(duì)紡織行業(yè)的需要，有目的選擇不同尺度、不同晶型、不同品種的納米材料經(jīng)過改性、復(fù)配等深度加工，即可得到具有理想功能的系列化紡織專用的納米粉體。③多種功能復(fù)合，即指將兩種或多種功能復(fù)合于一種紡織品的研究與開發(fā)，如具有抗紫外線、抗紅外線、抗菌和涼爽性纖維，可用于高性能的運(yùn)動(dòng)服、休閑服等。同時(shí)，應(yīng)用納米材料對(duì)純棉或棉/化纖混紡織物進(jìn)行多種功能的復(fù)合后整理，這些多功能的紡織產(chǎn)品都具有巨大的市場(chǎng)需求。

（譯據(jù)美國(guó)雜志《產(chǎn)業(yè)投資》2016年6月號(hào)、原文作者：佛瑞斯特研究院產(chǎn)業(yè)首席研究員約翰·格雷斯博士；美國(guó)雜志《新技術(shù)周刊》2016年7月號(hào)、原文作者：美國(guó)生物塑料與新材料協(xié)會(huì)主席副理事長(zhǎng)伯恩坎·N·曼弗雷）