نانوپارچه

نانوپارچه ها منسوجاتی هستند که با ذرات ریز مهندسی شده اند که به مواد معمولی خواص مفیدی مانند آب گریز بودن ( مقاومت شدید در برابر آب، همچنین به «  اثر لوتوس  » مراجعه کنید ) ، [ ۱] حذف بو و رطوبت، [ ۲] افزایش خاصیت ارتجاعی و استحکام، [ ۳] و مقاومت باکتریایی می دهد. [ ۴] بسته به ویژگی مورد نظر، یک نانوپارچه یا از الیاف نانومقیاسی به نام نانوالیاف ساخته می شود یا با استفاده از محلولی حاوی نانوذرات بر روی یک پارچه معمولی تشکیل می شود. تحقیقات نانوپارچه ها یک تلاش بین رشته ای شامل مهندسی زیستی ، [ ۵] شیمی مولکولی ، فیزیک ، مهندسی برق ، علوم کامپیوتر ، و مهندسی سیستم ها است . [ ۳] کاربردهای نانوپارچه پتانسیل ایجاد انقلابی در تولید نساجی [ ۶] و حوزه های پزشکی مانند دارورسانی و مهندسی بافت را دارد. [ ۷]
الیافی که عرض آن کمتر از 1000 نانومتر است ( 1000  نانومتر یا 1 میکرومتر ) به طور کلی به عنوان یک نانوالیاف تعریف می شود. [ ۸] نانو ذره به گروه کوچکی از اتم ها یا مولکول ها با شعاع کمتر از 100 نانومتر ( 100 nm ) تعریف می شود.   [ ۹] ذرات در مقیاس نانو نسبت سطح به حجم بسیار بالایی دارند، در حالی که این نسبت برای اجسام در مقیاس ماکروسکوپی بسیار کمتر است. سطح نسبی بالا به این معنی است که نسبت زیادی از جرم یک ذره در سطح آن وجود دارد، بنابراین نانوالیاف و نانوذرات سطح بیشتری از تعامل با مواد دیگر را نشان می دهند. نسبت سطح بالای سطح به حجم مشاهده شده در ذرات بسیار کوچک چیزی است که ایجاد بسیاری از خواص ویژه توسط نانو پارچه ها را ممکن می سازد. [ ۱۰]
استفاده از نانوذرات و نانوالیاف برای تولید نانوپارچه های تخصصی پس از توسعه کامل تکنیک های سل - ژل [ ۱۱] و الکتروریسی [ ۱۲] در دهه 1980 به موضوعی مورد توجه تبدیل شد. [ ۱۳] از سال 2000، افزایش چشمگیر بودجه جهانی، تلاش های تحقیقاتی در فناوری نانو ، از جمله تحقیقات در مورد پارچه های نانو را تسریع کرده است. [ ۱۴]
در علم مواد، فرایند سل - ژل روشی برای تولید مواد جامد از مولکول های کوچک است. این روش برای ساخت اکسیدهای فلزی به ویژه اکسیدهای سیلیکون ( Si ) و تیتانیوم ( Ti ) استفاده می شود. فرایند شامل تبدیل مونومرها به یک محلول کلوئیدی ( سول ) است که به عنوان پیش ساز برای یک شبکه یکپارچه ( یا ژل ) از هر دو ذرات گسسته یا پلیمرهای شبکه عمل می کند. پیش سازهای معمولی آلک اکسیدهای فلزی هستند. [ ۱۵] فرایند سل - ژل برای تولید نانوذرات سرامیکی استفاده می شود. فرآیند سل - ژل برای ایجاد محلول های ژل مانندی استفاده می شود که می تواند به عنوان یک پوشش مایع روی منسوجات اعمال شود تا نانوپارچه هایی با خواص جدید ایجاد شود. [ ۱۶] این فرآیند با حل کردن نانوذرات در یک حلال مایع ( اغلب الکل ) آغاز می شود. پس از حل شدن ، چندین واکنش شیمیایی رخ می دهد که باعث رشد نانوذرات و ایجاد شبکه ای در سراسر مایع می شود. [ ۱۷] شبکه محلول را به یک کلوئید ( تعلیق ذرات جامد در مایع ) با بافت ژلاتینی تبدیل می کند. در نهایت، کلوئید باید یک فرآیند خشک کردن را طی کند تا حلال اضافی از مخلوط خارج شود تا بتوان از آن برای درمان پارچه استفاده کرد. [ ۱۸] فرآیند سل - ژل به روشی مشابه برای ساخت نانوالیاف پلیمری استفاده می شود که زنجیره های بلند و فوق العاده نازکی از پروتئین ها هستند که به یکدیگر متصل شده اند.