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纳米技术在纺织中的新应用学院：纺织与材料学院班级：纺织工程10（01）班姓名：郭欢学号：41001010118纳米技术在纺织中的新应用2摘要：纳米技术处理的材料长度在1-100纳米之间。在国家纳米技术启动计划中，纳米技术定义为在上述长度范围内对物质进行理解，操作处理和控制，比如对材料（单个儿的原子，分子和大块物质）的物理，化学和生物特性的操作，合成和更改来得到下一代改进的材料，装置，结构和系统。分子级的纳米技术能够被用来形成李向东纺织品特性，比如，高强度，特殊的表面结构，柔软的手感，耐久性，防水性，阻燃性，抗菌性和外观。确实，纳米技术的进展已经为纺织工业创造了许多机会和挑战，包括棉纺织工业。这篇论文的焦点是总结最近纳米技术在纺织纤维，纱线和织物上的应用。关键词：纳米技术，纤维，纱线，纺织品，工艺纺织品尽管纳米技术这个词相对来说是新的，但其潜在的技术是老的，因为亚微米这个词曾用在聚合物和共聚物极小颗粒的生产中。今天，这项技术用来处理外形尺寸在1-100纳米的科技和工程材料，纳米技术定义为在上述长度范围内对物质进行理解，操作处理和控制，比如对材料（单个儿的原子，分子和大块物质）的物理，化学和生物特性的操作，合成和更改来得到下一代改进的材料，装置，结构和系统。。尽管没有明确的指示来说明这个词是什么时候怎么形成的，RichardFeynman教授，大概五十年前，在一个题为“底部有足够的空间”的演讲中说过纳米直径的物质可以用来获得材料性能可观的提高。确实，在接下来的十年，纳米技术得到了很大的发展，并在纺织业中有所应用。因为它在面向消费者方面的应用有无限潜质，纳米技术的进步是纺织业成为最初的受益人。作为多大的消费者支持产业之一，纺织业对国家经济有显著影响，纳米先进技术的应用提高了纺织品的性能，为工业增长提供了明显的、高的经济潜力。近年来纳米技术应经正实能够用来增强纺织品的属性，比如织物柔软性，耐久性，透气性，防水性，阻燃性，抗菌性以及纤维，纱线和织物的外观。另外，私营部门投资数百万，据估计，2003年用于研究纳米技术发展的世界范围的政府基金大概三百万美元。预计未来十年在大范围与纺织品消费者和社会的经济和生态友好的情况下通过纳米技术进步来提高纺织材料性能可能会形成数十亿美元的产业。在这篇论文中我们汇编了纳米技术在纺织纤维、纱线和织物中的现代发展和应用，并且提供了有关一些研究组以及产业的相关信息的文献，这些研究组和产业积极参与到提高纺织纤维、纱线和织物性能的生产、准备和加工中。通过纳米技术提高纤维/纱线的生产纳米技术在纺织中的新应用3纺织品的性能和特性对于纤维的生产和利用是必不可少的。因为众所周知，用来制造织物的棉纤维需要理想的性能，比如，高吸收性，透气性和柔软性，为了穿着和舒适。在特定的种类中扩展棉织物的使用，尤其是在非经典的应用中受到一定程度的限制，因为棉纤维相对低的强度，令人不满意的耐久性，易褶皱，易弄脏和易燃性。另一方面，用合成纤维制成的织物通常都有高强度，抗皱型好，抗菌性，耐脏的性质。然而，它们通常缺少像棉织物一样的舒适性。纳米技术诱导诱导物形成既具有棉纤维的优点也具有合成纤维优点的纳米纤维。一个大范围的或者厚的纤维尺寸能够用到纺织生产中图1.（纤维尺寸和相关联的的生产技术）直径在1-100微米的普通的和细纤维在生产中经过干-湿-干的过程，通过喷丝孔喷出直径1-100微米的熔融纺丝。直径在纳米级的纳米纤维大多是通过电纺过程，尽管也有其他方法。碳纳米管生产的纤维有极高的强度和优良的性能。碳纳米管的对苯二甲酸的超对齐排列产生了纳米纱线，纳米纱线展示了杨氏方程分子，这种纳米纱线的拉伸强力比平均值要高出200倍，弹性应变增加百分之五，断裂强力增加百分之二。在电纺中，在一个接地的集电片上，把带电的聚合物熔融体或溶液通过接头千分尺的挤压来得到纤维，这个接地的集电片承受在喷丝孔和金属板之间的高电势差。生产极细直径和提高其性能这个过程是个已经确定了的技术。热处理能进一步提高纤维强力和导电性能。然而，通过碳纳米管提高纺织品性不一定能通过这是由于加强纤维的横向表面效应不可能总是与后者机械性能相称，传统都是由它们的长度方向决定。纳米技术在特殊方面的应用正在扩增，纺织品和相关复合材料确实有加强材料横向表面性能的优点。我们发现，特殊复合纤维是通过合成纳米纤维来生产的，这种合成纳米纤维是通过一个先进的电纺加工过程得到的，比如碳纳米管凝固基础纺丝方法。这些合成纤维为超级电容器提供电力纺织品。在电纺过程中，纳米纱线包含由单层碳纳米管的几层同心圆柱体（通常7-20层）组成的多层碳纳米管，可以通过在电纺加工中同时减少纤维直径和增加捻度（增加1000倍）来生产。这些强捻的纱线促进额外强力，韧性，能量阻尼的获得，从而能够进一步生产电力纺织品来支持多功能性，比如驱动，能量存储能量，无线电或微波吸收，静电放电性能，纺织品产热，或者电子设备的布线。我们能清楚的弹道，纳米纤维和纳米纱线的当前发展将会被用来生成下一代纺织品，在二十一世纪这将会有能力提供无线电或微波的吸收，静电放电性能，纺织品产热，或者电子设备布线这些功能。通过改变合成纤维的表面结构，能获得一些多样的多功能纤维，为了功能面料的特殊应用的有利益的开发。发展理想的多功能性最可能的一种方法是在合成纤维表面采用纳米结构印纳米技术在纺织中的新应用4花。在纺织纤维中集成纳米尺寸的抗菌粒子能形成质量很好的绷带。同样，在纺织溶液中放入合并的陶瓷纳米粒子，polyimidoamidefiberscanbeproducedinwhichSiO2nano-particlesarepresent.比如纳米疗法也能够产生抗静电聚丙烯腈纤维，这种纤维有导电通道，这样不仅有抗静电性能，也会有良好的机械性能。利用纳米粒子改性合成纤维能增强纤维的多孔性和吸收性，这些性能对产生抗热和阻燃纤维很有用处。令人满意的保暖性能不但能通过增强纤维韧性来得到，而且也可以通过二胺，蒙脱石，二氧化硅等来进行纤维表面改性来得获得。纤维的特定功能也能通过另一种领先的化学氧化沉积技术来得到，这是一种处理导电电活性聚合物的沉积物的技术，比如在不同种类的纤维上有聚苯胺，聚吡咯，聚噻吩，和他们的衍生物（在纳米形态），结果得到高拉伸强度和良好保温性能的特殊复合纤维。高聚物纤维的导电电活性聚合物的表面聚合作用（通过接枝共聚）能通过降低他们的电阻系数将纤维导电性提高十倍，这些所谓的涂料高分子复合纤维能用在静电荷的衰减，屏蔽和消散上。它们也能应用在发展纺织品用于军事应用上，例如，在伪装秘密行动中做保护等等。高聚物沉积技术能够进一步提高，用来获得导电电活性涂层纺织品的许多其他令人满意的性能。纳米复合材料的发展通常包含百分之二到百分之五纳米纤维，这已经被广泛审核。在这篇论文中包括了基础的性能，制造工艺，和纳米纤维及纳米管的应用。成熟的和不成熟的棉纤维的横截面的一些纳米机械的性能已经被研究，并且这些纺织品的微观结构的表征，性能，和潜在应用已经总结在内。通过聚合物基体内一致的分散对齐的纳米管，一些新颖的碳纳米管加强复合材料已得到发展，这个能用来发展具有超高强力，韧性，轻量级的，和高导电性能的多功能纺织品。通过熔融纺丝工艺，能够生产具有显著模量提高，抗压缩强力，和色散特性的聚丙烯/碳纳米管合成纤维。非织造席的表面形态，结晶度，和一些机械性能包含聚己内酯纳米结构也已经被研究。我们已经能获得纳米纤维最佳的取向和结晶化、合成纤维优良的性能，并应用在医学领域的细微过滤中。最近的另一个研究中能看到，通过熔融挤压，能生产一系列超常性能的纳米添加剂纱线。显然，如此大范围朝着提高纤维/纱线的机械性能，表面结构，和制造工艺前进，我们期待能形成织造物和非织造物下一代迄今没有预见过的应用。通过使用纳米技术得到的纺织品加工的进步天然纤维和合成纤维加工成纺织品得到令人满意的手感，表面结构，颜色，及特殊审美和特殊功能，这些性能已经成为纺织品生产中的焦点。在最后十年里，纳米技术的出现刺激了纺织品的显著发展并且在纺织技术的这一领域得到革新。纺织品的加工已经开辟了新路径，并且已经证实纳米技术的应用时获得重大进步的一个潜力。表面设计和织物整理的发展在一些纳米技术在纺织中的新应用5论文已经突出的表现了。织物表面性能能通过许多方法的操作来提高，用纳米技术通过合理的表面整理，如涂层、改变技术。利用纳米技术的一些典型的应用如图2所示。纳米技术提供大量的有效率的工具盒技术来生产令人满意的织物属性，主要是通过改变织物表面的性能。比如，阻止液体润湿有助于发展防水和防污织物，这在纺织品生产中一致得到重点关注。流体织物表面的相互作用的基本原则和理论背景在Schrauthetal的一个最近的手稿中有很好的描述。他们演示了通过改变织物表面microand纳米尺度表面特征，并用一个润湿行为附加的鲁棒控制即可得到。他们同样展示了织物表面性能的这样的一个改变能表现出出荷叶效应的，这个证明了叶面的天然疏水行为。这种表面工程，能复制疏水性为，用在发展特殊化学整理来生产防水和防污织物。近几年，一些研究者和工厂做了些这方面的尝试，使用与纳米技术表面整理改性相似方法来发展得到高性能纺织品。大多数成功的发展就这一点而言可以归功于一个基于美国的公司，Nano-TexTM。通过使用纳米技术，他们已经形成一些织物处理方法来获得某些织物性能的提高，比如超强的耐久性，柔软度，撕裂强度，耐磨性能，和耐久压烫的/抗褶皱性能。事实上，这个公司在一些织物图层和处理上市一个开拓者，有能力提供上述的高性能的织物特点。例如，他们的商标Nano-Pel技术是防污和防油处理，利用表面设计和形成疏水织物表面这个想法，能够抵制液体并阻止污染，同事补充其他的令人满意的织物特性，比如透气性，柔软性，和舒适性。基本上，这种表面处理方法附加上小的纳米晶须，这些纳米晶须是纳米结构的，用来为织物表面提供粗糙度使得流体表面相互作用，因此能阻止流体渗透，并且处理过的织物拥有了永久的防水和抗污性能。同样的公司也已经发展了一些其他的织物处理方法并且注册了商标技术。NanoTouch是他们公司纳米技术处理织物核心包类型商标之一。在一个核心包纱线或织物里，一个普通合成纤维的核心用天然纤维包裹着，比如棉纤维。纤维的双组份核心包的核心组分经过纳米处理后能得到高强力，持久的抗静电性能，和耐久性，然而传统处理纤维的包裹成分能得到令人满意的柔软度，舒适性，和审美特点。纳米整理技术是用来生产无褶皱/抗皱和防缩的纤维素纤维织物，比如棉花。纳米干燥技术，在另一方面提供合成纤维的吸水处理。这个纳米基础整理使得织物能拂去接触身体的水分/汗水，这样能使水分快速挥发来提供穿着的舒适性。这个公司也发展了一种技术，这种技术是将纳米珠子用在纺织品基板上用来运送有生物活性的或反生物剂，毒品，药品，防晒乳，和纺织品染色，随后这些对于处理的织物能提供理想的高性能和多功能特性。近来，Beringer和Hofe已经演示了通过把羟基磷灰石，二氧化钛，氧化锌，和三氧化二铁的纳米粒子与有机的或者无机物质结合，纺织品表面明显的改性能获得相当好的耐磨性，防水性，防紫外线性能，和电磁及红外的保护性能。.例如，二氧化钛纳米粒子用在紫外线保护中。同样，把纳纳米技术在纺织中的新应用6米尺寸的二氧化硅作为添加剂用在涂层材料中，能显著提高纺织品的强力和阻燃性能。对于棉织物，能通过在织物整理工艺中使用纳米工程交联剂来达到抗褶皱的目的。处理抗褶皱，这个整理也能够消除有毒的组织，并且保持棉的理想舒适性能。大范围的这种所谓的织物功能性整理也能通过使用卫星胶囊技术来得到，这被广泛用在制药工业中。这项技术能够使一些密封在相位变化材料中的液体或固体组织作为粘结剂。这项技术，例如，能用来发展纺织品的气味清除整理。防火和抗菌剂也能装入微型胶囊中用于高级纺织品的整理。这些纳米技术的先进应用被期望用来进一步提高下一代织物的纺织品整理。基于纳米技术的有代表性的纺织生产过去十年中，基于纳米技术的进步，纺织纤维，纱线和织物后整理已经促使一些新的和已有提高的纺织产品的发展。在该文章中能看到很多文献，