فصناعات الألبسة الخارجية والنسيج التقني التي تعمل في إطار مبادلات أساسية: يمكن تصميم نسيج يكون مضاداً للمياه أو قابلاً للتنفس بشكل فعال، ولكن تحقيق كل من الباحثين في مجال الوزن الخفيف والحزمة الدائمة يتطلبان معاً، وفي كثير من الأحيان، تُكلف كلفة من الناحية البيئية، كما أن مقياس النسيج النانوي قد غير هذا المعدل بشكل أساسي، مما يتيح تحولاً في شكل المفارق في الطريقة التي تُظُم في كيفية تصميم المنسوجات على النسيجات على مستوى غير مسب.

فهم الفيزياء: الرطب، إجازة لوتس، ونقل فابور

تقديراً للقوى التحويلية لعلم النانو، يجب أولاً أن يفهم المبادئ المادية التي تحكم انتقال البخار والبخار في المنسوجات، قدرة النسيج على إعادة صمامات المياه السائلة ممتلئة بالطاقة السطحية والجغرافيا، وتتسبب سطح الماء في انتشار قطرات المياه وتبخير النسيج.

تُحدثُ علم النانو في أقصى تأثيرات الهيدروفوبيك هذه بواسطة أكفأ سطح مائي في الطبيعة مثل أوراق اليانصيب هذه الظاهرة التي تُسمى علمياً بـ "لوتس إيفانغ" وتعتمد على تقريب سطحي مائي صغير ونانووي يُضخّم الهواء بين قطرات الماء وسطح صلب

دور الطاقة السطحية والاتصال

فالمقياس الكلاسيكي لبطء المياه على سطح مسطح هو زاوية الاتصال، إذ يعتبر سطح ذي زاوية اتصال أكبر من 90 درجة هو الهيدروفوبيك؛ ويزيد عدد المزودين بـ 150 درجة هو مادة كربونية خارقة، وتحقق المعاطف المزودة بموجات اتصال عالية من خلال الجمع بين مادة ذات طاقة منخفضة السطح (مثل البوليمر المفلور أو سلسلة مائية محددة) مع وجود تآزر متغير.

اثبات: تحدي النقل في فابور

ويقاس التهاب الكبد رسمياً على أنه معدل انتقال القاع المتحرك أو، بشكل أكثر صرامة، المقاومة التصاعدية (Ret) ويصف قدرة النسيج على السماح بخار الماء (التنفس) بالنشر من الميكروبات الدافئه الرطبة بجوار الجلد إلى البيئة الخارجية.

"العلم النانوي" يقدم نهجاً مختلفاً، بدلاً من فيلم متين، يتم بناء "مُخدرات النانوفبير" من شبكة ثلاثية الأبعاد من الألياف فوق السطحية، هذا الهيكل يخلق شبكة من الأعمدة المترابطة جداً، ويمكن تصميم المسامير لتهرب من التدفقات الدقيقة (200-500 مُسدّرات) لحجب قطرات المياه السائلة (التي عادةً 100 ميكروتر أو أكبر)"

المنصات الأساسية لعلم النانوت من أجل المنسوجات التي لا تقاوم المياه وتتنفس

وقد تم تطوير عدة منابر مختلفة لعلم النانوات لإيجاد نسيج مضاد للماء وقابل للتنفس، ويستخدم كل منها آلية مختلفة لتحقيق الأهداف المزدوجة المتمثلة في الحاجز السائل ونقل البخار، مما يوفر مزايا محددة من حيث الأداء والدوامة والتكلفة.

Electrospinning of Nanofiber Membranes

ويقال إن الكهرباء هي أبرز علم النانوات لإنشاء أجهزة قياس مضادة للمياه/مبرات قابلة للاختراق، وتستخدم هذه العملية حقل كهربائي عالي الفولط لسحب حل متعدد العجلات المشحونة إلى طائرات نفاثة، وتصعّد هذه الطائرات إلى ألياف ذات سمينات في نطاق وزن الناموسومات وتُجمع على شكل ميغاترات فرعية.

وتُستخدم شركات مثل تكنولوجيات الأسبان والفينتكس في إنتاج خامات الكهروسبون التي تقدم تقديرات تنافسية للرأس الهيدروستاني ومقياس MVTR، ومن الميزات الرئيسية القدرة على وضع مقياس للألياف الحسنة، وحجم القصب، وسمك الكمبراني لتحقيق أهداف محددة للأداء، غير أن رفع مستوى عملية التصنيع من مستوى المختبرات إلى مستوى الإنتاج العالي، والقابلية للتكرار، مما يتغلب على متطلبات الصناعة.

سول جيل دريفيد نانوكوتيس

عملية الفول هي طريقة كيميائية متعددة الأطراف لخلق نانوفينات قوية وملتزمة جداً مباشرة على ألياف المنسوجات

وتصبح معاطف الجيل الرئوي المثبتة على أساس الحرير فعالة بشكل استثنائي في إيجاد أسطح مائية خارقة للدواء، وهي تشكل طبقة خام ودائمة يمكن زيادة تشغيلها مع جزيئات منخفضة السطح، لأن التغليف مركب مركب معزولة إلى الطرف السفلي من الألياف، وتظهر المعالجة بالجيل مقاومة ممتازة للغسل والنزيف مقارنة بالجيل التقليدي من الماء.

Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)

وتوفر تكنولوجيا البلسمة طريقة جافة شديدة السيطرة وملائمة للبيئة لزرع وظائف النانويكات، وتشمل هذه المادة إدخال غاز سلائف إلى غرفة فراغ حيث يتم تهجير البلازما، وتكسر البلازما جزيئات السلائف إلى أشلاء شديدة التفاعل وتطرفات، ثم تُرسِل فيلماً متعدد المقاييس رقيقاً وقابلاً للتطابق على سطح النسيج، ويمكن أن يكون هذا الفيلم نصفياً إلى بضعة مليمات.

والمزايا الرئيسية لتركيب البلازما هي دقة وحد أدنى من التأثير البيئي، وهو يزيل الحاجة إلى الماء والمذيبات والفنادق الجافة المرتبطة بالانتهاء من المادة الكيميائية الرطبة، علاوة على أن التناثرات النانوية تشكل طبقة موحّدة للغاية وخالية من الثقوب حول كل ألياف فردية، مما يخلق حاجزاً دائماً دون أن يخترق النسيجات، مما يحافظ على قابلية التنفس والشعور باليد.

لاير - بي - لاير (LbL)

جمعية لاير - كليير هي تقنية متطورة تُنشئ أفلاماً عالية التشغيل من خلال عرضها على هيئة فرعية لبوليكتروليات أو جزيئات نانوية تحمل رسوماً إيجابية وسلبية، ويمكن بناء فيلم متعدد المستويات يُصمم خصيصاً لأداء مهام محددة، وذلك بتكرار دورة الفرز أو الرش هذه.

في سياق النسيجات المقاومه للماء و النسيجات الخفيه يمكن استخدامه لخلق "الذكاء" الكمبرانية التي تستجيب للرطوبة

جنيات الأداء القابلة للقياس ضد النظم التقليدية

ولا تكتفي النسيجات التي تستخدمها التكنولوجيا النانوية بتقليد أداء العبارات التقليدية؛ بل تتخطى هذه النسيجات من نواح كثيرة، وقدرة الهيكل الهندسي في النانوكال تتيح فصل الممتلكات التي كانت في الماضي معكوسة.

كسر الرأس الهيدروستاتي ضد MVTR Inverse Relationship

وهندسة المنسوجات القياسية تفهم أن زيادة القدرة على مقاومة المياه (رأسها الهيدروستاتي) كثيرا ما تتطلب غشاءا أو كثافة أكثر، مما يقلل حتما من قابلية التنفس (MVTR).

Enhanced Durability and Wash Life

إن الشكوى المشتركة مع الملابس التقليدية التي تحمي المياه هي تدهور أداء DWR على مر الزمن، فالنتائج التقليدية للدي. آر هي مجرد قصب، وتميل إلى غسل الألياف وتُنقَف من الناحية الكيميائية أثناء الاستخدام وغسلها، وعلم النانو، ولا سيما الجيل الرئوي أو الترسيب البلاستيكي، يخلق غسيلايات ملازمة أو مُستَبَرَة في أغلب الأحيان.

Reducing Weight, Bulk, and Environmental Footprint

وكثيرا ما تنطوي النظم التقليدية التي تحمي المياه/القابلة للاختراق على خام معقد متعدد الطوابق (النسيج الخارجي، والنسيج الداخلي)، مما يضيف وزنا كبيرا وحجما كبيرا، كما أن الحلول التي تُتخذ في نانش، سواء كانت مادة مطوية مباشرة أو مادة مصغرة من مادة النانوفبير، يمكن أن تقل كثيرا من وزن وسماكة الثوب عموما.

الأبعاد البيئية والصحية: مسألة نظام تقييم الأداء وتقييم الأداء

ولعل أهم عامل في مجال الحفز على اعتماد التكنولوجيا النانوية في هذا الجزء من المنسوجات هو الضغط البيئي والتنظيمي المتزايد للقضاء على المواد التي تتخلل الفلوروكاليل الواحد، وقد ترك تركة المعالجة الموحدة للديوكسينات والرمبارونات التي تعتمد على هذه المادة خلفت تراثاً كيميائياً ثابتاً في البيئة، وتوفر التكنولوجيا النانوية مساراً تكنولوجياً قوياً للانتقال من هذا التبعية.

الملاحة في المستقبل بدون مركبات الكربون الفلورية

هذه الصناعة تواجه تحولاً كبيراً مع القيود المقترحة مثل تلك التي تُفرض بموجب أنظمة الاتحاد الأوروبي المتعلقة بـ (إس بي أي) تهدف إلى التخلص التدريجي من نظام بي أي إس (PFAS) البدائل القياسية غير المفلورة (الشمعات المنفصلة، السيليكون)

تقييم السلامة من الجسيمات النانوية ودورة الحياة

وفي حين أن التكنولوجيا النانوية تساعد على حل مشكلة نظام تقييم الأداء المالي، فإنها تستحدث مجموعة خاصة بها من الاعتبارات المتعلقة بدورة الحياة، وتوحي إمكانية إنتاج المواد النانوية المصممة (مثلاً، المواد النانوية 2 أو الازدحام المستخدمة في حماية المركبات أو في الممتلكات المضادة للتكتل) للتنقية أثناء الغسيل، كما أن تأثيرها على السمية الإيكولوجية هو مجال نشط من مجالات البحث.

رأس المال التجاري وشبه السوق

ولم يعد مفهوم علم النانوتك في المنسوجات التي لا تقاوم المياه/المنسوجات القابلة للاختراق مفهوما علميا مجردا يقتصر على المختبر، بل هو واقع تجاري، حيث توجد شركات كيميائية متخصصة ومبتكرات للمنسوجات تقود إلى التبني عبر مختلف قطاعات السوق.

نظام رصد الأداء الخارجي والعالي

وتدمج العلامات التجارية الرائدة في خطوط منتجاتها بصورة نشطة، وتُثبت تكنولوجيات الباحثين منذ وقت طويل سمعتها مع الغلاف الجوي، وهي نهاية مرتكزة على الجسيمات النانو، وتخلق أثراً في استخدام الطاقة الشمسية، كما أن شركة أخرى تقدم التكنولوجيا النظيفة، وهي تكنولوجيا إلكترونية ذات قدرة على الإنتهاء من استخدام المواد الوسيطة في إنتاج أقساط إنتاجية النيتروجين.

ما بعد الاستهلاك

كما أن نفس الممتلكات التي تجعل من النسيج النانوي الناموسومي مناشدات لجاكيت متنقل هي خصائص حيوية في مناطق حرجة أخرى، وفي المنسوجات الطبية، توفر المناشف المتحركة حاجزا ممتازا ضد المسببات المرضية والسوائل الجسمية، مع السماح بنقل السائل المتفوق، مما يجعل من المنسوجات الجراحية والغطاءات أكثر راحة للإجراءات الطويلة.

The Road Ahead: Scalability and Smart Textiles

وعلى الرغم من التقدم الملحوظ، لا تزال هناك تحديات كبيرة قبل أن تصبح التكنولوجيا النانوية المعيار الافتراضي لجميع النسيجات التي لا تقاوم المياه والتي يمكن التنفس، والعقبة الرئيسية هي القدرة على التصعيد والتكلفة، واتباع نماذج مغنطة ثابتة خالية من العيوب أو معاطف من الفول السوداني بالمعدلات اللازمة لتوريد خطوط الملابس الرئيسية، إلا أن تقنيات الإنتاج التقليدية المستمرة التي تؤدي إلى ارتفاع سريع في التكاليف،

أكثر الحدود إثارة تكمن في "ذكاء" أو قابلية التنفس التكيّف، الباحثون يطورون بشكل نشط أجهزة قياسية ذات بنية نانوية تستجيب بشكل دينامي للتغيرات في درجة الحرارة والرطوبة، تخيل نسيج مُتقن تماماً في ظروف باردة وجافّة للحفاظ على الدفء، لكن تركيبتها النانوية مفتوحة بشكل قابل للعكس للسماح بالهرب السريع من النسيج أثناء الشغل العالي.