ندا اظهری، مترجم: درست است که تا همین چند سال پیش، مردم نانوفناوری را بیشتر با جوراب نانو می‌شناختند و به یاد می‌آوردند اما درواقع، این فناوری وسعت بسیار بیشتری دارد و در طیف گسترده‌ای از انواع پوشاک مورد استفاده قرار می‌گیرد که کاربری این پوشاک نانویی را راحت‌تر و موثرتر می‌کند. نانوفناوری پتانسیل بالایی برای بهبود کیفیت لباس‌هایی دارد که روزانه از آنها استفاده می‌کنیم و باعث می‌شود با آنها احساس راحتی بیشتری داشته باشیم. از لباس‌های تخصصی با وزن پایین و با استقامت بالا گرفته تا کت‌وشلوارهایی که در زیر باران خیس نمی‌شوند، لباس‌های تقویت‌کننده نانو در آینده هستند که به‌زودی به بخشی از زندگی ما تبدیل خواهند شد.
نفوذ نانو در صنعت پوشاک
الیاف نانویی یکی از کاربردهای درحال ظهور فناوری نانو است که شامل کار با الیاف نانو در سطوح اتمی و مولکولی به‌منظور اصلاح وظایف آنهاست. این فناوری جدید می‌تواند منجر به تولید لباس‌هایی مانند لباس‌های ضدآب بدون امکان کثیف شدن، جوراب‌های بدون بو و لباس‌های هوشمندی شود که قادر به کنترل آب‌وهواست. تقاضای روزافزون برای پارچههای پیشرفته با ویژگی‌های خاص و راحتی بی‌نظیر احساس نیاز به استفاده از فناوری نانو در صنعت پوشاک را نشان می‌دهد. درحال‌حاضر، بسیاری از تولیدکنندگان از افزودن مواد نانویی جهت افزایش ویژگی‌های سطحی لباس مانند مقاومت در برابر آب و لکه، مقاومت در برابر اشعه ماوراءبنفش خورشید و مقاومت دربرابر چین و چروک استفاده می‌کنند. به‌طورکلی، فناوری نانو را می‌توان به شناخت، مدیریت و کنترل ماده نانویی از نظر فیزیکی، شیمیایی، ویژگی‌های بیولوژیکی مواد شامل اتم‌ها، مولکول‌ها و ماده حجیم تعریف کرد که برای توسعه نسل بعدی مواد، دستگاه‌ها، ساختارها و سیستم‌های بهبودیافته تغییر پیدا کرده است. از این فناوری برای ایجاد ویژگی‌های موردنظر در صنعت نساجی مانند استحکام کششی بالا، ساختار سطحی منحصربه‌فرد، نرمی، دوام، ضدآب، ضدحریق، اثرات ضدمیکروبی و مواد مشابه استفاده می‌شود. فناوری نانو درحال‌حاضر در حوزه‌های مختلفی کاربرد دارد و حتی در سال‌های اخیر راه خود را به صنعت پارچه هم باز کرده است. فناوری نانو نه‌تنها در طیف وسیعی از پوشاک برای افزایش دوام لباس، بلکه در منسوجات صنعتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه‌بر این، بسیاری از حوزه‌ها هم هستند که از نفوذ فناوری نانو سود می‌برند اما بهطور مستقیم در منسوجات وجود ندارند. این موارد در گروه لوازم الکترونیکی پوشیدنی و هوشمند قرار می‌گیرند. طیف وسیعی از نانومواد وجود دارند که محققان برای بهبود ویژگی‌ها، آنها را در لباس‌ها و انواع پوشاک می‌گنجانند. این نانومواد از گرافن تا نانولوله‌های کربنی و نانوذرات مختلف را در بر می‌گیرند. نانومواد در منسوجات و پارچه در تولید لباس‌های ضدلکه، بدون چین و چروک، از بین برنده الکتریسیته و ضدمیکروب بهطور مستقیم کاربرد دارد. درست است استفاده از نانو در الیاف پارچه قیمت لباس و پارچه را بهطور نسبی بالاتر می‌برد اما با وجود کیفیت بالا و راحتی لباس، سود بیشتری را برای کاربر به‌دنبال دارد. طبیعت نانوالیاف امکان طراحی منسوجات با استحکام مکانیکی عالی، مقاومت در برابر مواد شیمیایی، ضدآب بودن و ویژگی ضدباکتری غیرمعمول با اعداد و ارقام مختلف را فراهم می‌کند. این مزایا نیز بازارهای کاملا جدیدی را فراهم کرده و به همین تناسب، بازارهای موجود را مختل کرده‌اند.
نانوالیاف و تحول عرصه پوشاک
تا پیش از تولید نانوالیاف و تنها با استفاده از مواد نانویی در صنعت پوشاک، طیف گسترده‌ای از پوشاک با کمک این فناوری تولید شدند و از ویژگی‌های خاصی برخوردار شدند اما این تازه اول راه بود؛ چراکه با تولید نانوالیاف، فناوری نانو در حوزه‌های وسیع‌تری قابلیت استفاده پیدا کرد. نانوالیاف‌ها شامل الیافی با قطر کمتر از 100 نانومتر هستند. در صنعت پوشاک، این اندازه بیشتر شده و به قطر کمتر از 1000 نانومتر می‌رسد. نانوالیاف کربنی درواقع، الیاف گرانیتی‌شده‌ای هستند که از طریق سنتز کاتالیستی تولید می‌شوند. در روش‌های معمولی که برای ریسندگی الیاف به‌کار می‌روند، قادر به تولید الیاف پلیمری با قطرهایی در ابعاد نانومتر نیستند.
الکترواسپینینگ؛ فرآیند تولید الیاف پارچه
تاکنون فناوری‌های مختلفی ابداع شده‌اند که قادرند بهطور مداوم الیافی با قطر کمتر از یک میکرومتر تولید کنند. یکی از این روش‌ها، الکترواسپینینگ برای تشکیل یک رشته ظریف از محلول پلیمری است. الکترواسپینینگ مهم‌ترین روش در فرآیند تولید پارچه است که منجر به تولید الیاف نانویی می‌شود. در فرآیند الکترواسپینینگ، از ولتاژ بالا برای ایجاد یک جریان الکتریکی از محلول یا مذاب پلیمری استفاده می‌شود. یک الکترود ولتاژ بالا با محلول پلیمری مرتبط است. سپس این محلول از طریق یک حلقه شروع به چرخیدن می‌کند.
چه نانومواد و نانوذراتی در الیاف به‌کار می‌روند؟
نانوذرات به‌دلیل ویژگی‌های سطحی‌ای که دارند بسیار موردتوجه هستند، به‌طوری‌که برخی ویژگی‌ها باعث می‌شوند محصولات معمولی ویژگی منحصربه‌فردی پیدا کنند. از معمول‌ترین نانوذراتی که در الیاف و پارچه مورد استفاده قرار می‌گیرد، می‌توان به نقره، تیتان و اکسید روی اشاره کرد که به پارچه و الیاف ویژگی‌های مایکروسونیک اضافه می‌کند و آنها را نسبت به الیاف معمولی متمایز و منحصربه‌فرد می‌کند.
ویژگی‌هایی که با نانو ممکن می‌شوند
کاربرد ذرات نانو در دل الیاف پارچه، باعث افزوده شدن ویژگی‌هایی به پارچه می‌شود که آن را از جهات مختلف در مقایسه با پارچههای معمولی متمایز می‌کند.
مقاومت در برابر شعله: الیاف مصنوعی مانند پلی‌آمید یا پلی‌استر بسیار شعله‌پذیر بوده و مقاومت کمی در برابر شعله دارند. محققان معمولا از مواد بازدارنده از شعله در این صنعت استفاده می‌کردند که دارای مواد افزودنی حاوی هالوژن بود. اما به‌دلیل محدودیت‌هایی در استفاده از ترکیبات فاقد هالوژن، محققان را بر آن داشت به استفاده از مواد جایگزین روی بیاورند و نانوذرات را به جای هالوژن در الیاف مورد استفاده قرار دهند. با تعداد محدودی از نانوذرات در الیاف می‌توان آن را در مقابل شعله مقاوم کرد. آنها برای ضدحریق کردن الیاف از نانوذرات اکسید روی استفاده می‌کنند.
ویژگی آنتی‌باکتریال: کاربرد نانوذرات در الیاف پارچه همچنین ویژگی آنتی‌باکتریال را هم به پارچه اضافه می‌کند. در میان انواع نانوذرات، نقره به‌دلیل دارا بودن ویژگی آنتی‌باکتریال بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و الیاف را در برابر باکتری، ویروس و میکرواورگانیسم‌ها مقاوم می‌کند. این ویژگی نانوذرات نقره، آن را به ماده‌ای مفید برای استفاده در حفاظت از موادغذایی، لوازم آرایشی، وسایل پزشکی، تصفیه آب و الیاف تبدیل کرده است. مهم‌ترین ویژگی نقره این است که سمیت پایینی برای سلول‌های بدن انسان و تطبیق‌پذیری بالایی با آن دارد. محققان بر این باورند که خاصیت آنتی‌باکتریال بودن این نانوذره به‌دلیل آزادسازی یون‌های نقره از نانوذرات نقره است.
سطوح فوق آبگریز: تولید مواد فوق آبگریز با خواص دفع روغن و آب در صنعت نساجی از مزایای جالب‌توجه نانو در صنعت پارچه و نساجی است. محققان برای موفقیت در این امر از نانوذرات SiO2 دی‌‌اکسید سیلیکون و ZnO اکسید روی استفاده می‌کنند. استفاده از نانوذرات اکسید روی، نفوذپذیری پارچه را تغییر می‌دهد. با اعمال این قبیل نانوذرات در الیاف، پارچه در مقابل مایعاتی چون خون، ادرار، شیر، قهوه، سس یا سرکه و آب نفوذناپذیر شده و مقاومت بالایی پیدا می‌کند.
بازار 5,75 میلیارد دلاری پوشاک نانویی در سال جاری
استفاده از فناوری نانو در الیاف و پارچه بازار رو به رشد این صنعت را به‌ویژه در سال‌های اخیر متحول کرده و می‌تواند شکل و نوع زندگی بشر را تا حد زیادی طی 10 سال آینده به‌ویژه بعد از همه‌گیری جهانی کرونا تغییر دهد. طبق برآوردهای صورت‌گرفته، بازار جهانی پوشاک نانو در سال 2021 به رقمی بالغ بر 4,61 میلیارد دلار رسید و انتظار می‌رود این بازار در سال 2022 به 5,75 میلیارد دلار افزایش یابد که با نرخ رشدی 24,6 درصدی مواجه خواهد شد. به‌گزارش globenewswire، گمانه‌زنی‌ها حکایت از تداوم همین میزان رشد تا سال 2026 دارد، به‌طوری که تخمین زده می‌شود رقم بازار پوشاک نانو تا چهار سال آینده به رقمی حدود 13,83 میلیارد دلار برسد. بازار پوشاک نانویی شامل فروش پوشاکی است که در تولید آنها از فناوری نانو یا نانوالیاف استفاده شده است. نانوذرات به‌ویژه در سال‌های اخیر بهطور فزاینده‌ای در الیاف یا به‌عنوان پوشش برای بالابردن ویژگی‌هایی چون میکروب‌کشی، ضدآب بودن، ضد‌الکتریسیته یا محافظت‌کنندگی دربرابر اشعه ماورای‌بنفش خورشید، مقاومت بالای رنگ پارچه، مقاومت در برابر کثیفی، مقاومت در برابر بو، مقاومت دربرابر لکه و عملکرد حرارتی بهتر الیاف مورد‌استفاده قرار می‌گیرند. اروپای غربی در سال 2021 به‌عنوان بزرگ‌ترین بازار پوشاک نانویی در دنیا شناخته شد و بعد از آن، آسیا و اقیانوسیه رتبه دوم را در بازار جهانی پوشاک نانویی از آن خود کردند.
به نظر می‌رسد افزایش کاربرد فناوری نانو در پوشاک در صنعت پزشکی و به‌ویژه تولید الیاف و پوشاک پزشکی با خاصیت ضدمیکروبی بیشترین بازار پوشاک نانویی را در دنیا به خود اختصاص داده است. پوشاک و الیافی که با نانومواد غنی می‌شوند، از ویژگی‌های مقابله با میکروارگانیسم‌هایی چون ویروس‌ها، قارچ‌ها و باکتری‌ها برخوردار می‌شوند. بسیاری از کمپانی‌های دنیا فعالیت در بازار پوشاک نانویی، محصولات پزشکی را برای مقابله با میکروارگانیسم‌ها روانه بازار می‌کنند. به‌عنوان مثال، یکی از شرکت‌های تولید ماسک در سال 2021 با تولید ماسک‌های ضدباکتری مجهز به نانوذرات نقره در دوران همه‌گیری کرونا و افزایش نیاز به ماسک توانست بازار خوبی را رقم بزند. نانوذرات نقره یون‌هایی آزاد می‌کنند که از قابلیت نابودی باکتری‌ها و ویروس‌ها برخوردارند. پیش‌بینی می‌شود تقاضای رو به رشد الیاف یا پوشاک نانویی در صنعت مراقبت‌های بهداشتی و پزشکی، درآمدهای بازار پوشاک نانویی را در سال‌های آینده افزایش دهد. استرالیا، برزیل، چین، فرانسه، آلمان، هند، اندونزی، ژاپن، روسیه، کره‌جنوبی، انگلیس و آمریکا مهم‌ترین کشورهایی هستند که بازار پوشاک نانویی را در دست دارند.
سهم 8 درصدی پوشاک نانویی از کل صادرات محصولات نانو
به‌رغم اینکه ایران در زمینه تولید مقالات نانویی رتبه چهارم دنیا را از آن خود کرده، از نظر تولیدات و محصولات کمی عقب‌تر است اما تلاش محققان و پژوهشگران حوزه نانو به‌ویژه در سال‌های اخیر باعث رشد چشمگیر بازار محصولات نانویی ازجمله بازار پوشاک نانویی شده است. به دلیل تحریم‌های جهانی که تمام بازارهای داخلی را تحت‌الشعاع قرار داده، بازار صادراتی محصولات نانویی نیز آن‌طور که باید و شاید نتوانست خودی نشان دهد، به‌طوری‌که بازار صادرات پوشاک نانویی ایران در سال 97 به بیش از 1,5 میلیون دلار رسید. مهم‌ترین بازارهای صادراتی ایران در آن سال کشورهای منطقه ازجمله عراق، افغانستان و ترکیه بود. کل سهم صادرات کشور از پوشاک و منسوجات نانویی حدود یک‌میلیون و 400 هزار دلار بوده که هشت درصد از کل سهم صادراتی محصولات نانویی را به خود اختصاص می‌دهد. اما پس از آن بازارهای مختلفی چون پاکستان، عمان، کویت و چند کشور اروپایی شامل هلند، کانادا، استرالیا و بلغارستان نیز مورد‌هدف ایران برای صادرات پوشاک نانویی قرار گرفت. درست است که تحریم‌ها دست تولیدکنندگان را برای صادرات محصولات بسته اما آنها تلاش می‌کنند از طریق مراکز و پایگاه‌های دانش‌بنیانی که در برخی کشورها راه‌اندازی شده، امور صادراتی محصولات دانش‌بنیان و نانویی را توسعه داده و کشورهای اروپایی و غربی را هم مورد هدف خود قرار دهند