Nanoteknoloji Giysiler

Nanoteknoloji Giysiler Nedir?

Günümüz küresel dünyasında inanılmaz derecede hızlı bir şekilde otomasyon çağına doğru ilerlemekteyiz. Bu ilerleyiş tüm sektörleri etkisi altına aldığı gibi tekstil sektörü temelinde nanoteknoloji giysiler alanında da adından bahsettirmiştir. Otomasyonun nihai sonuçlarından birisi de tekstil içinde kullanılacak teknolojilerin potansiyellerinin keşfedilmesi olmuştur. Tekstil sektörü içindeki nanoteknoloji uygulamaları, yepyeni bir teknoloji devrimi olarak görülmektedir. Nanoteknoloji her geçen gün büyüyen, disiplinlerarası bir teknolojidir. Nanoteknoloji 1 ile 100 nm uzunluğunda eşyalarla ilgilenmektedir. Küçük yapıların davranışlarını değiştirmek için kullanılır.

Nanoteknolojinin temelleri, uygulama sonucunda malzemelerin özelliklerinin büyük ölçüde değişmesi gerçeğinde yatar. Günümüzde artık tekstil endüstrisi, nanoteknolojinin olanaklarının tekstil içine entegre yöntemlerini keşfetti. Bu sayede, tekstildeki nanoteknolojiyi, maddelerin (münferit atom) fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklerinin farklılaştırılabilir olduğunu kesin olarak ortaya koymuştur. Yeni nesil geliştirilmiş nanoteknolojik ürünler, cihazlar, yapılar ve sistemler geliştirmek için tasarlanmıştır. Daha sonra sentezlenip ve değiştirilmiştir. Nanoteknoloji yüksek gerilme mukavemeti, benzersiz yüzey yapısı, yumuşaklık, dayanıklılık, su itici, yangın geciktirici, anti-bakteriyel vb. tekstil özelliklerini geliştirmek için kullanılır.

Nano Teknoloji Kumaş Özellikleri

Nanoteknoloji giysiler dünya çapında giderek daha fazla ilgi çekmeye başlamıştır. Çünkü son araştırmalar ışığında büyük bir potansiyel olarak yaygınlaşmaya elverişli olduğu kanıtlanmıştır. Bu yol ile ihtiyaca dönük çalışmalar ortaya çıkmaktadır. Nanoteknoloji kıyafetler yeni özellikleri, büyük ekonomik potansiyeli nedeniyle sadece bilim insanlarını ve araştırmacıları değil, ekonomik işletmeleri de işin içine dahil etmektedir.

Nanoteknoloji giysiler tekstil endüstrisi için ticari potansiyele sahiptir. Bunun en önemli nedeni, kumaşlara farklı özellikler kazandırmak için kullanılan geleneksel yöntemlerin genellikle kalıcı etkilere yol açmamasıdır. Örneğin ürünler yıkandıktan veya giyildikten sonra işlevlerini yavaşça kaybetmeye başlar. Tekstilde nanoteknoloji uygulamaları, kumaşlar için yüksek dayanıklılık sağlamaya uygundur. Çünkü nano-parçacıklar yüksek yüzey enerjisine sahiptir. Böylece kumaşlar için fonksiyon dayanıklılığında bir artışa yol açmaktadır. Diğer bir özellik; kumaşlar üzerinde nano-parçacıkların kaplanması yöntemi, kumaşların nefes alma yeteneklerini etkilemeyecektir.

Tekstilde Nanoteknoloji Giysiler ve Uygulamalarını 3 Temel Başlık Altında İnceleyebiliriz:

1. Akılcı Uygulamalar
2. Tekstil Malzemesinin Özelliklerine Yönelik Uygulamalar
3. Giyim Endüstrisindeki Uygulamalar

Nanoteknoloji Giysiler ve Akılcı Uygulamalar

Tekstil endüstrisi halihazırda nanoteknoloji uygulamalarından etkilenmektedir. Ürünlerin performanslarını iyileştirmek ya da tekstil malzemelerine farklı işlevler entegre etmek için nanoteknolojiyi konu alan araştırmalar sürdürülmektedir.

Bu tür bir uygulamada;

1. Kompozit elyaf üretiminde nanoteknoloji
2. Tekstil apresinde nanoteknoloji

Kompozit elyaf üretiminde nanoteknoloji aşağıdaki alt başlıkları içerir:

1. Karbon nonofiberler ve karbon nanoparçacıklar
2. Killi Nanoparçacıklar
3. Metal Oksit Nanoparçacıklar
4. Karbon nanotüpler
5. Nano-hücresel köpük yapıları

Tekstil apresinde nanoteknoloji aşağıdaki alt başlıkları içerir:

1. Kimyasal cilaların uygulanması ve ortaya çıkan işlevler
2. Apre işleminde nano parçacıklar
3. Kendinden montajlı nanokatmanlar

Nanoteknoloji Giysiler ve Hazır Giyim

Nanoteknoloji ile geliştirilmiş tekstillerin görüldüğü sektörlere örnek olarak; – Spor Endüstrisi – Cilt Bakımı – Uzay Teknolojisi verilebilir.
Tekstil ürünlerinin -temel üretim olarak nanoteknoloji giysiler- nanoteknoloji malzemeleri ile işlenmesi, tekstilin özelliklerini geliştirmek, daha uzun süre dayanıklı hale getirmek, daha hoş renklere sahip olmak vb. amaçları ile yapılmaktadır. Nanoteknoloji, enerji depolama ve iletişim gibi yeni işlevler eklemek için de kullanılabilir.

*Piyasada bulunan nanoteknoloji uygulamalarıyla geliştirilmiş tekstillerin bazı ilgi çekici örnekleri:

1. Tekstilde dokunan leke tutmayan ve kırışmaya dayanıklı iplikler
2. Vücut ısıtıcıları; değişen vücut sıcaklıklarına cevap veren yapılar (Faz Değişim Malzemeleri)
3. Enfeksiyon ve kokuyu oluşturan partiküllere karşı hareket edebilen malzemeler

Nanoteknoloji ve tekstil ilişkisinde en çok tanınan uygulamaların başında Olimpik yüzme şampiyonası sırasında giyilen köpek balığı derisi kıyafeti gelmektedir. Bu kıyafet ile su moleküllerini püskürtmek için nanoteknoloji uygulamalarıyla geliştirilmiş bir plazma katmanı içeren malzemeler, yüzücünün suda kaymasına yardımcı olmak için tasarlanmıştır.

Spor Malzemeleri ve Nanoteknoloji

Koşu ayakkabıları, tenis raketleri, golf topları, cilt kremleri ve diğer çeşitli spor malzemeleri de nanoteknoloji uygulamaları ile geliştirilebilir özelliktedir. Uzmanlar, aşırı yıpratıcı ortamlara dayanabilecek şekilde tekstil malzemesi geliştirmeye çalışmaktadır. Nanoteknoloji için doğal olarak mevcut viral nanoparçacıklara odaklanmak gerekir. Çevreyi algılayabilen ve kullanıcıyla etkileşime giren bir giysi, önemli keşif alanını oluşturur. Bu özelliğe tekstil bazlı nanosensörler sayesinde ulaşılabilir. Örneğin, dağ tırmanışı yaparken bu sensörler hayati belirtilerinizi izleyerek kişiselleştirilmiş bir sağlık tespiti yapabilir.

Tekstil ve Esnek Elektronik Devrelerin Entegrasyonu

Araştırmacılar sağlık endüstrisindeki uygulamaların geliştirilmesine odaklanmışlardır. Nanoribrom adı verilen bir mikroskop örtüsünün kenarına sarılabilecek kadar esnek olan ve bir tirbuşon içine bükülebilen gerilebilir bağlantıların temelinde devresel faaliyetler bulunmaktadır. Bu küçük, esnek elektronik devrelerin bir gün epilepsi riski altındaki hastalarda etkili olacağı düşünülmektedir. Beyin faaliyetlerini tasnif içine almak veya bir hastanın ameliyat sırasında hayati belirtilerini izlemek için kullanılması hedeflenmiştir. Bilim adamları bu teknolojinin cerrahi eldivenlere entegre edilerek de kullanılabileceğine inanıyorlar.

Nanoteknoloji ve Yaşam Tarzı Uygulamaları

Nanoteknoloji tekstil uygulamalarının ilk ticari girişimleri, yaşam tarzı kategorisinde görülmektedir. Kozmetik, nano malzemeleri kullanan ilk sektörler arasındadır. Genel olarak yaşam tarzı kategorisinde “kurşun geçirmez yelekler” nanoteknoloji malzeme ve teknolojilerine örnek olarak verilebilir. Nanotüp lifleri, Kevlar marka kurşun geçirmez yelekten on yedi kat daha sert bir malzeme yapmak için kullanılmaktadır. Gelecekteki gelişmelere dönük olasılıklı amaçlardan birisi; elektrik, termal, kimyasal, manyetik veya diğer uyaranları algılayabilen Akıllı ve Etkileşimli Tekstiller oluşturmaktır.

Tekstil malzemelerinin özelliklerinde nanoteknoloji kullanılarak tekstil ürünlerine verilen özelliklerin arasında su itici, toprak aşınmalarına dirençli, kırışıklığa karşı direnç, anti-statik ve UV koruması, alev geciktirme, renk vermeyi geciktirme bulunmaktadır.

Su Geçirmeyen Kumaşlar

Nano-Tekstil, hidrokarbonlar ve bir pamuk lifinin büyüklüğünün 1/1000’i oranında nanoparçacıklar oluşturmaktadır. Bu sayede kumaşın su itici özelliği geliştirilmektedir. Kumaşın mukavemetini düşürmeden bu özelliği oluşturmak oldukça ince bir iştir. Kumaş üzerindeki nanoparçacıklar arasındaki boşluklar tipik su damlasından daha küçüktür. Ancak yine de su moleküllerinden daha büyüktür; su nanoparçacıkların ve kumaş yüzeyinin üzerinde kalır. Bununla beraber, basınç uygulanırsa sıvı kumaştan geçebilir. Nefes alma yeteneği korunurken aynı zamanda performans ölçülmektedir.

Su geçirmez kumaşlar hakkında ayrıntılı bilgi için >>> “Su Geçirmeyen Kumaş Nedir?”

UV Koruyucu Kıyafetler

Nanoteknoloji tarafından gerçekleştirilen en önemli fonksiyonlardan biri kullanıcıyı hava koşullarından korumaktır. Bununla birlikte, tekstil ürünleri ile kullanıcıyı güneşin zararlı ışınlarından korumak da mümkündür. 160 ila 390 nm dalga boyu bölgesindeki ışınlar ultraviyole radyasyonları olarak bilinir. Bir kumaşın UV engelleme özelliği, ultraviyole radyasyonu emen ve bir kumaştan cilde iletimini engelleyen bir boya, pigment, delustrant veya ultraviyole emici kaplama mevcut olduğunda mümkündür.

UV engelleyici olarak ZnO gibi Metal oksitler, organik UV bloke edici ajanlarla karşılaştırıldığında daha kararlıdır. Bu nedenle, nano ZnO, UV bölgesindeki artış yüzey alanı ve yoğun emilim nedeniyle UV engelleme özelliğini gerçekten artırabilme yeteneğine sahiptir. Antibakteriyel terbiye için, ZnO nanopartiküller, maliyet etkinliği, beyazlık ve UV engelleme özelliğine nano-gümüş üzerinden puan verilir. UV emiciler, kumaşlara gerekli teknikler uygulanarak entegre edilir. Sağlar saptırmak zararlı ultraviyole ışınları gü, bir kişi uvr pozlamasını azaltarak ve potansiyel hasar cildi korumak. İnsan cildinin korunmasının kapsamı, coğrafi konuma, günün saatine, mevsime, radyasyon yoğunluğu ve dağılımına bağlıdır. Bu koruma SPF (güneş koruma faktörü) olarak ifade edilir, daha yüksek SPF değeri daha iyi UV radyasyonuna karşı koruma anlamına gelmektedir.

Self-Kumaş Tekstil Hijyen Yöntemi

Son zamanlarda Nano-Koruma entegreli ismiyle bilinen kendi kendini temizleyebilen bir pamuklu kumaş geliştirilmiştir. Bu kumaş Amerika Birleşik Devletleri kökenli bir şirket tarafından piyasaya sürülmüştür. Leke tutmaz kot pantolonlar 1990’dan beri üretilmektedir.

Nano-Koruma kumaşlar, kumaşı oluşturan pamuk elyaflarının silindirik yapısını değiştirerek oluşturulur. Nano ölçekte, pamuk lifleri ağaç gövdelerine benzetilmektedir. Su, kumaşa çarptığında, parçacıkların arasındaki boşluklardaki havayı sıkıştırarak ekstra yüzdürme özelliği sağlar. Teknik açıdan, kumaş süper su geçirmezdir. Diğer bir adıyla süper hidrofobik hale getirilmiştir. Ayrıca parçacıklar kir oluşumuna yönelik daha az temas noktası oluşturmaktadır. Kirli kumaşa su uygulandığında, kir, tekstil ürününün yüzeyine yapıştığından çok daha iyi suya yapışmaktadır. Su, kumaşın yüzeyinden boncuk ve rulolar halinde taşınır. Herkesin bildiği “toprak temizleme” kavramı lotus bitkisinin yapraklarından gelmektedir.

Anti-Statik Kumaşlar

Statik yüklü kumaşlar genellikle naylon ve polyester gibi sentetik elyaflarda oluşmaktadır. Bunun sebebi su emme özelliklerinin diğer kumaşlara göre daha düşük bir seviyede olmasıdır. Selülozik kumaş lifleri, statik yükleri taşımak için daha yüksek nem içeriğine sahiptir. Böylece statik yük kumaş yüzeyinde birikmez. Sentetik kumaşlar zayıf anti-statik özellikler sağladığından, nanoteknoloji kullanılarak tekstillerin anti-statik özelliklerinin iyileştirilmesine yönelik araştırma çalışmaları yapılmıştır.

Nano boyutlu titanyum dioksit, çinko oksit bıyıkları, nano antimon katkılı kalay oksit (ATO) ve silan nanosolün sentetik liflere anti-statik özellikler kazandırabileceği belirlenmiştir. TiO2, ZnO ve ato, elektriksel olarak iletken malzemeler oldukları için anti-statik etkiler sağlamaktadır. Bu malzeme, kumaş üzerinde biriken statik yükü etkili bir şekilde dağıtmaya yardımcı olur. Öte yandan, “silan nanosol” anti-statik özellikleri geliştirmektedir. Çünkü tekstil ürünü kumaş üzerindeki jel parçacıkları havadaki suyu ve nemi amino ve hidroksil grupları ile emer.

Kırışık Önleyici Kumaşlar ile Nanoteknoloji

Nano-Tekstil, kumaş mukavemetini ve bütünlüğünü korurken, geleneksel süreçlere alternatif olarak geliştirilmiş bir performans sunmaktadır. Bununla ilgili söylenen yeni bir nanoteknoloji tabanlı kırışıklık içermeyen yöntemin temelleri atılmıştır. Kimyasallar ve işleme yöntemleri bir kumaşın yırtılma ve gerilme mukavemetini azaltır. Bu, kırışıklığa dayanıklı kumaşların ve giysilerin, tüketiciler için popüler ve kullanışlı olduğu söylenebilir. Ancak hafif kumaşlar veya ince giysiler bazen dezavantaj olabilmektedir.

Çoğu kumaşın karşı karşıya kaldığı lif bozulmasını engellemek için dayanıklı kimyasal işlemlerden geçirilmiş veya güçlendirilmiş olması gerekir. Her iki durumda da, mevcut teknolojiler tüm kumaşlarda işe yaramamaktadır. Satıcılar, sadece kırışık olmayan ürünün ihtiyaçlarını karşılamak için ek masraflara maruz kalmaktadır.  Nano-Tekstil’in yeni Fortify DP teknolojisindeki nano ölçekli moleküler yapı, kırışıklık içermeyen performansı artırmak için elyafta daha derinlere nüfuz etmektedir. Ek olarak, gergin liflerin stresini azaltan ve önemli derecede mukavemet kaybını azaltan daha uzun ve daha esnek bir çapraz bağlama zinciri yöntemi kullanır. 

Anti-bakteriyel Kıyafet Tasarımı

Anti-bakteriyel özellikler kazandırmak için nano boyutlu gümüş, titanyum dioksit ve çinko oksit kullanılır. Metalik iyonlar ve metalik bileşikler belli bir derecede sterilizasyon etkisi gösterir. Havadaki veya sudaki oksijenin bir kısmının metalik iyon ile kataliz yoluyla aktif oksijene dönüştürüldüğü, böylece organik maddenin sterilize edici bir etki yaratmak için çözüldüğü düşünülmektedir. Nano boyutlu parçacıkların kullanımı ile birim başına parçacıkların sayısı artar ve böylece anti-bakteriyel etkiler en üst düzeye çıkarılabilir. 

Parça Kumaş Üretiminde Ekonomik ve Çevresel Faktörlere Nanoteknolojik Yaklaşım

Nano tekstil kumaşların benzersiz özellikleri, büyük ekonomik potansiyelleri nedeniyle sadece bilim insanlarını ve araştırma çalışanlarını değil, aynı zamanda işletmeleri de cezbetmiştir. Ulusal Bilim Vakfı, nano ile ilgili mal ve hizmetlerin ABD merkezli 1.000.000.000.000 (1 trilyon) dolar yükseleceğini bildirdi. Bu miktar Telekomünikasyon ve Bilgi Teknolojisi Endüstrileri işletmelerinin bütçesinden daha büyüktür. Birkaç yüz milyar Dolar’ın önümüzdeki on yıl içinde nanoteknoloji uygulamaları çalışmalarına ayrılacağı tahmin edilmektedir.

Nano malzeme piyasaları 2007 yılına kadar 4 milyar ABD dolarına kadar genişleyebilir. 10-15 yıl içinde dünya çapında yıllık 1 trilyon ABD doları üretim talebini karşılamak için 2 milyon yeni istihdam fırsatının yaratılacağına inanılıyordu. Nanoteknoloji çevreye de olumlu etki yapabilir. Nanoteknoloji, performanstan ödün vermeden daha az kaynak kullanarak hammaddeleri kurtarabilir ve aynı zamanda yaşam kalitesini yükseltebilir.

Bunları da okumak isteyebilirsiniz >>> “Astronot Kıyafeti Kumaşı” – “Kumaş Fabrikası ve Teknolojik Uygulama Örneği“