納米技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期崛起的一門高新技術(shù)，在機(jī)械、電子、材料、光學(xué)、化工、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域正得到廣泛的應(yīng)用。作為現(xiàn)代高新技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，納米材料在紡織領(lǐng)域也有著廣闊的應(yīng)用前景，如何利用納米材料的特殊性能改善紡織品的功能和特性，開發(fā)新材料，開發(fā)新產(chǎn)品是目前紡織工業(yè)面臨新的機(jī)遇和新的挑戰(zhàn)。筆者僅從納米材料的特殊性能出發(fā)，介紹納米技術(shù)在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用，供同仁。

　　1納米材料的特性納米是度量長度的單位，1納米等于十億分之一米的長度（1nm=10-9m），一個(gè)原子約為0.1nm.納米材料是一種全新的超微固體材料，它是由納米微粒構(gòu)成。納米技術(shù)是納米尺度上的工程學(xué)，就是在0. 100nm的長度范圍內(nèi)對物質(zhì)和材料進(jìn)行研究處理，其最終目標(biāo)是直接以單個(gè)原子和分子來制造有特定功能的產(chǎn)品。

　　100nm之間的粒子稱為納米顆粒，它是由數(shù)目極少的原子或分子組成的原子群或分子群，介于宏觀物質(zhì)和微觀原子與分子中間的領(lǐng)域，是一種典型的介觀系統(tǒng)。其占很大比例的表面原子是既無長程序又無短程序的非晶層；而在粒子內(nèi)部，存在結(jié)晶完好的周期性排布的原子，不過其結(jié)構(gòu)與晶體樣品的完好長程序結(jié)構(gòu)不同。正是納米微粒的這種特殊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了納米微粒具有獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)，并由此產(chǎn)生許多完全不同于常規(guī)材料的光學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、催化活性、生物活性等獨(dú)特的功能和特性，這些都引起了國內(nèi)外科學(xué)家的高度重視11 2納米材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用納米微粒的這些獨(dú)特性質(zhì)，為其廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。例如，納米微粒有特殊的抗紫外線、吸收可見光和紅外線、抗老化、高的強(qiáng)度和韌性、良好的導(dǎo)電性和靜電屏蔽效應(yīng)，較強(qiáng)的抗菌防臭功能以及吸附性能等。通過把具有這些特殊功能的納米微粒與紡織原料進(jìn)行復(fù)合，可以制造出全新的紡織材料，大大地改善織物的功能。

　　2.1在紡織原料方面的應(yīng)用2.1.1抗菌纖居將某些具有一定殺菌性能的金屬離子（如納米銀離子、納米銅離子）與化纖復(fù)合紡絲，可紡制出各種抗菌纖維，該抗菌纖維比一般的抗菌織物抗菌效果更強(qiáng)，耐洗次數(shù)更多。例如，國家超細(xì)粉末工程中心研制的超細(xì)抗菌粉體，可以制備抗菌樹脂，對各種細(xì)菌、真菌和霉菌能起到抑制作用。這種抗菌粉體的核可以是硫酸鋇、氧化鋅等納米顆粒，外包覆銀用于抗菌，外包覆氧化銅、硅酸鋅用于抗真菌。在合成纖維中加1%的該抗菌粉體就能得到可紡性良好的抗菌纖維。

　　1.2抗紫外纖居成的功能，但同時(shí)也會加速人體皮膚老化及加癌變的可能。不同波長的紫外線對人體皮膚的影響見表1.表1不同波長的紫外線對人體皮膚的影響波段波長/nm對皮膚的影響生成黑色素和褐斑，使皮膚老化、干燥且皺紋增加產(chǎn)生紅斑和色素，經(jīng)常照射有致癌危險(xiǎn)穿透力強(qiáng)，可影響白細(xì)胞，但大部分被大氣臭氧層吸收多種納米材料對紫外線都有屏蔽作用，如Ti2、ZnO、Si2等，其基本原理是由于其禁帶寬度在3.2eV，可以吸收波長等于388nm的紫外線。其中前兩者只能針對UV-A和UV-B波段，后者則在UV-A和UV-B的波段范圍內(nèi)對紫外線的反射率高達(dá)85%，并在紫外線和可見光范圍內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)很長的高反射平臺。當(dāng)前主要的抗紫外線功能性纖維有滌綸、腈綸、錦綸、粘膠等，制成的抗紫外線服裝主要有運(yùn)動衫、游泳衣、野外工作服、夏裝、遮陽布等。

　　2.1.3遠(yuǎn)紅外輻射纖居將某些納米級陶瓷粉體（如氧化鋯單晶體、遠(yuǎn)紅外負(fù)氧離子陶瓷粉體）分散到熔融紡絲液中，再紡成纖維。這樣制成的纖維能有效吸收外界能量，并輻射與人體生物波譜相同的遠(yuǎn)紅外線。

　　這種遠(yuǎn)紅外輻射波不僅極易被人體吸收，而且還具有很強(qiáng)的穿透力，能夠深入皮下，使皮膚深部組織發(fā)熱從而產(chǎn)生共振效應(yīng)，有活化生物細(xì)胞、促進(jìn)血液循環(huán)、加強(qiáng)新陳代謝、強(qiáng)組織再生等保健作用。

　　2.1.4抗靜電及導(dǎo)電功能纖居近年來在納米材料的發(fā)展中，最引人注目的是納米碳管的研究及應(yīng)用。納米碳管是由單層或多層石墨片卷曲而成的無縫微型管狀物，外徑為長度依制備方法從1nm~100nm不等。納米碳管具有非常優(yōu)良的導(dǎo)電性能，經(jīng)測定其導(dǎo)電性能甚至高于銅，將其作為功能添加劑，使之穩(wěn)定分散于化纖紡絲液中，在不同的摩爾濃度下可以制成具有良好導(dǎo)電性能或抗靜電的纖維和織物。另外，超細(xì)ATO（銻摻雜的二氧化錫）也具有良好的導(dǎo)電性能和耐候性，廣泛應(yīng)用于制備抗靜電功能纖維2.1.5高強(qiáng)度高模量纖居具有非常好的力學(xué)性能，將其用作復(fù)合添加劑，在航空航天的紡織材料、汽車輪胎簾子線、軍事服裝等紡織材料方面有很大的發(fā)展前途。另外，納米粘土與聚合物復(fù)合后，也可大大提高材料的強(qiáng)度和模量，利用納米粘土的這種功能，將其與聚酰胺插層聚合開發(fā)錦綸納米功能纖維，可使纖維的強(qiáng)度和模量都大大提高。但纖維的紡絲性能沒有明顯的改變。我國是粘土儲藏最豐富的國家，而且粘土價(jià)格低廉，可以預(yù)計(jì)粘土將在紡織工業(yè)中有更好的應(yīng)用前景。

　　1.6抗電磁波纖居在合成纖維中加入納米級的Si2，可以制得高介電絕緣纖維。近年來，隨著通訊、家用電器業(yè)的不斷發(fā)展，手機(jī)、電視、電腦、微波爐等的使用越來越普遍，電磁場存在于所有的用電設(shè)備周圍，電磁波對人體的心臟、神經(jīng)以及對孕婦、胎兒的影響己有明確的結(jié)論。據(jù)報(bào)道，美國、日本、韓國等己有此類抗電磁波的服裝上市，國內(nèi)采用納米材料制備抗電磁波纖維的研究也在進(jìn)行中，目前己有相關(guān)的產(chǎn)品。

　　1.7仿生纖居人類在生物學(xué)和仿生學(xué)等領(lǐng)域的研究己經(jīng)從細(xì)胞、染色體等微米尺度的結(jié)構(gòu)深入到納米尺度的范圍（DNA分子的直徑為2nm），特別是應(yīng)用納米生物技術(shù)對蜘蛛絲的研究和利用己取得了許多成果。蜘蛛絲是目前人類所了解到的自然界中最堅(jiān)韌且有較高彈性的纖維之一，科學(xué)家們利用納米生物技術(shù)測定了蜘蛛絲蛋白的DNA排序后，找到了能產(chǎn)生這種蜘蛛絲的基因，并部分復(fù)制了這些基因，然后將這種基因植入細(xì)菌體內(nèi)，培育出了一種能產(chǎn)生蜘蛛絲蛋白的細(xì)菌。含有這種基因的細(xì)菌所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)與蜘蛛絲的蛋白質(zhì)相同，可以拉成絲，因此可以利用這種方法生產(chǎn)蜘蛛絲，它的強(qiáng)度是鋼的5倍，伸長為33%，同時(shí)還具有良好的彈性。

　　2在紡織漿料中的應(yīng)用◎納米材料娜具有超強(qiáng)、高硬納米碳管所publis能。區(qū)分是否為納米漿料主要考慮兩方面bookmark1納米材料加入組合漿料以后，稱之為1‘納米漿料“。”納米漿料“就是指用無機(jī)填充物以納米尺寸分散在有機(jī)聚合物漿料基體中所形成的有機(jī)/無機(jī)納米復(fù)合漿料。在納米復(fù)合漿料中，分散相的尺寸至少在一維方向小于100nm.由于分散相的納米小尺寸效應(yīng)，較大比表面積的強(qiáng)界面結(jié)合，納米漿料因而具有了傳統(tǒng)漿料所不具備的性用于多種纖維，整理后產(chǎn)品抗菌性能均1勻而持久。ublis盛各種0筧爨鐠料。

　　有一個(gè)界面在納米范圍；納米漿料中作為納米無機(jī)相的材料蒙脫土，也叫膨潤土，是一種天然的粘土礦物，其組成為層狀硅酸鹽，它的結(jié)構(gòu)片層是納米尺度，包含一個(gè)鋁氧八面體亞層，亞層之間通過共用氧原子以共價(jià)鍵連接，結(jié)合極為牢固，整個(gè)結(jié)構(gòu)片層厚約為1nm，長寬約100nm.由于鋁氧八面體一層中的部分鋁原子被低價(jià)原子取代，片層帶有負(fù)電荷，過剩的負(fù)電荷靠游離于層間的Na+、Ca2+和Mg2+等陽離子平衡，因此容易與其他有機(jī)陽離子發(fā)生交換反應(yīng)生成有機(jī)化蒙脫土，有機(jī)蒙脫土能進(jìn)一步與單體或聚合物熔體反應(yīng)，在漿料糊化過程中就有剝離為納米尺度的結(jié)構(gòu)片層均勻分散到漿液中，這種漿液就是“納米漿料”。

　　2.3在后整理技術(shù)方面的應(yīng)用2.3.1納米助劑對于棉、毛、絲、麻等天然纖維，尤其是對棉纖維來說，采用納米材料進(jìn)行功能化加工是正在開發(fā)中的新技術(shù)。由于以棉纖維為代表的天然纖維在抗紫外線性能方面存在先天不足，又無法像化纖那樣將納米材料直接施加至纖維內(nèi)部，因此只能用后整理的方法來彌補(bǔ)。例如，納米氧化鋅微粉具有優(yōu)越的抗菌除臭功能，將納米氧化鋅微粉制成功能助劑對天然纖維進(jìn)行抗菌整理，可以獲得性能良好的抗菌織物。用納米助劑浸軋的織物主要用于襯衫、T恤、帽子、男女休閑服等要求穿著柔軟舒適的服裝面料。

　　納米涂層目前紡織涂層加入的最細(xì)顆粒是微米級的，如陶瓷粉（顆粒細(xì)度在100nm~1000nm范圍內(nèi)），將納米材料加入到織物整理劑中，采用后整理的方法與織物結(jié)合，可制成具有各種功能的紡織品，且涂層更加均勻，但整理劑與紡織品之間一般不是化學(xué)鍵連接，因而耐洗牢度較差，功能不持久。例如，將硫酸銅溶解于適當(dāng)?shù)娜軇┲�，利用化學(xué)還原劑將二價(jià)銅離子還原成銅原子，一層一層地沉積在滌綸織物表面，形成納米結(jié)構(gòu)的金屬薄膜，類似于銀鏡反應(yīng)。用這種織物可制成各種電磁波屏蔽材料，對高頻電磁波的反射率可高達(dá)99.99%.另外，對于抗菌性要求高而手感要求不高的紡織品，也可采用涂層整理法，使納米材料在織物表面形成柔軟的功能性涂層，該方法廣泛適2.3.3納米接枝接枝技術(shù)主要用于天然纖維紡織品的后整理，其優(yōu)點(diǎn)在于使紡織品具有永久性功能。采用接枝法將納米材料“接枝”到棉纖維上有兩種技術(shù)路線：將對納米材料有很強(qiáng)配位能力的有機(jī)化合物接枝到棉纖維上，制成簡單的有機(jī)分子模板，再將納米團(tuán)簇組裝到棉纖維上。

　　制備納米微粒時(shí)，用可接枝到纖維上的化合物作為捕獲劑，使納米微粒通過捕獲劑進(jìn)行表面修飾形成團(tuán)簇，再把團(tuán)簇接枝到棉纖維上。

　　接枝技術(shù)可分為化學(xué)法和物理法兩種，化學(xué)法接枝主要有利用光敏劑引發(fā)接枝和氧化還原系統(tǒng)引發(fā)接枝（過硫酸鹽引發(fā)劑）；物理法接枝主要采用低溫等離子體技術(shù)。

　　納米染色一些合成纖維因?yàn)槿旧щy而限制了作為服裝面料的使用范圍，如聚丙烯、聚乙烯醇纖維以及超強(qiáng)聚乙烯纖維。有些纖維則必須用載體染色，這樣對環(huán)境造成的污染很大。在這些纖維的合成過程中就添加少量能與染料發(fā)生反應(yīng)的功能性納米材料，就可以加纖維的著色區(qū)域以改善纖維的染色性能。

　　2.4自清潔納米界面紡織材料根據(jù)荷葉拒水自潔的現(xiàn)象，經(jīng)高倍顯微鏡觀察，人們發(fā)現(xiàn)其表面具有雙相結(jié)構(gòu)，荷葉表面的乳瘤直徑為5nm~乳瘤表面還有一層更微細(xì)的納米級尺寸的毛絨結(jié)構(gòu)，遇水時(shí)水滴無法與材料表面形成全接觸，再加上毛絨表面的蠟質(zhì)存在，水滴自然不能浸潤荷葉的表面，所以材料特殊的表面微觀結(jié)構(gòu)影響其吸附性能。具有基本拒水性能的纖維材料，其表面應(yīng)存在納米級幾何尺寸的粗糙凹凸二維構(gòu)造，才能拒水拒油。根據(jù)這一原理，對纖維表面進(jìn)行仿真處理，使之產(chǎn)生大量極端微細(xì)的凹凸不平，使紡織品在使用過程中能保持清潔狀態(tài)，具有防水、防油、防霉等效果，洗滌時(shí)用水一沖即可，省時(shí)方便，還有利于環(huán)境保護(hù)，節(jié)約水資源，可用于各種民用及產(chǎn)業(yè)用紡織品。

　　現(xiàn)代研究證明，Ti2納米微粒受紫外線激發(fā)，具有較強(qiáng)的光催化和氧化降解特性，在光照下能將吸附在微粒表面的碳?xì)浠衔锖突覊m等臟物分解，利用此效應(yīng)和上述荷葉拒水自潔原理，可制中科院化學(xué)所的科研人員將Ti2納米微粒噴涂在材料上，形成的特殊界面可使材料表面呈現(xiàn)出超常的雙疏性（疏水和疏油），由此開發(fā)出超雙疏性功能的納米界面材料。其基本原理就是在特定的表面上建造納米尺寸幾何形狀互補(bǔ)的界面結(jié)構(gòu)，由于納米尺寸低凹的表面可使吸附的氣體原子穩(wěn)定存在，所以在宏觀表面上相當(dāng)于有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，使油和水無法與材料的表面直接接觸。經(jīng)過這種界面材料技術(shù)處理的各種紡織面料可顯示出卓越的拒水和拒油性能，而對纖維原有的理化性能如纖維強(qiáng)度、染料親和力、透氣性等均沒有影響，甚至還能加殺菌、防輻射、防霉等特殊效果，這將會改變?nèi)藗兪褂孟礈靹┫匆碌牧?xí)慣。

　　2.5納米光敏微粒在紡織面料領(lǐng)域的應(yīng)用熱敏染料是發(fā)色基團(tuán)隨周邊溫度變化而變異的染料，現(xiàn)在專家們正在利用納米顆粒的光學(xué)特性來研制所需的各種光敏染料。納米光敏染料對各種不同波長的可見光敏感，因此可以感知周邊環(huán)境的顏色并作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，同時(shí)改變自己的色澤，變成與周邊環(huán)境一致的保護(hù)色。利用它的這種特性，將這種光敏染料植入纖維內(nèi)部，制成的服裝就具有了可以調(diào)節(jié)成與周邊環(huán)境一致的隱蔽色功能。

　　2.6半導(dǎo)體納米微粒光觸媒材料在印染行業(yè)污水處理中的應(yīng)用國內(nèi)外對半導(dǎo)體光催化氧化法處理染料廢水的工作己經(jīng)進(jìn)行了一系列深入的研究，并取得了一定的進(jìn)展，在光催化氧化降解機(jī)理方面的研究也取得了一些成果。例如，用納米尺寸的Ti2作為印染污水處理的光催化劑時(shí)，主要吸收激發(fā)波長為385nm（紫外波長）以下的光進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。當(dāng)吸附在納米微粒表面的染料分子吸收可見光后，會產(chǎn)生電子躍遷而生成激發(fā)態(tài)，被激發(fā)的染料分子向納米級Ti2微粒的導(dǎo)帶注入一個(gè)電子，染料分子生成正碳基自由基，在空氣或氧氣存在下，生成2自由基，繼而生成HOO自由基，這些高活性的自由基再進(jìn)攻染料分子，誘導(dǎo)進(jìn)一步的氧化還原反應(yīng)，最后生成CO2.染料類化合物作為一種高效光敏催化劑能將Ti2吸收光的范圍由紫外光區(qū)延伸至可見光區(qū)，這不但有效提高了光催化劑的催化活性，而且能直接利用太陽3結(jié)語納米材料科學(xué)是原子物理、凝聚態(tài)物理、膠體化學(xué)、固體化學(xué)、配位化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)和界面科學(xué)等多種學(xué)科交叉匯合而出現(xiàn)的一門新學(xué)科。納米材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用提高了產(chǎn)品的科技含量和附加值，對于化纖工業(yè)生產(chǎn)高技術(shù)、功能性、環(huán)保型產(chǎn)品，改進(jìn)并提高天然纖維紡織品的使用性能，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，提高我國企業(yè)在國際市場上的競爭實(shí)力具有重要的意義。

　　21世紀(jì)紡織科技的發(fā)展趨勢是將高科技與經(jīng)濟(jì)文化發(fā)展緊密結(jié)合，開發(fā)功能性紡織品，融舒適、休閑、保健為一體，己成為當(dāng)今世界紡織品發(fā)展的主要潮流，在此潮流中，納米技術(shù)有著不可估量的潛力。目前，各國政府都投入了大量的人力、物力和財(cái)力開發(fā)新型的納米復(fù)合材料，我國政府也把納米材料的研究列為1用對紡織工業(yè)而言，既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇，各高校、科研機(jī)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)界應(yīng)盡快采取措施，加強(qiáng)納米材料在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用，給傳統(tǒng)的紡織業(yè)注入新的活力和生機(jī)。