Durante
los últimos diez años, la investigación
en nanotecnología ha tenido mucho auge en diferentes
áreas como ciencias de materiales, mecánica,
electrónica, óptica, medicina, plásticos,
energía y aeroespacial. Su profundo impacto social
ha sido considerado como el gran momento para entrar en una
segunda revolución industrial.
Un nanómetro es aproximadamente
una millonésima de milímetro 100,000 veces
más pequeño que el diámetro de un simple
cabello humano. Los esfuerzos de la nanotecnología
buscan la manipulación de átomos, moléculas
y partículas de tamaño nanométrico
de forma precisa y controlada para construir materiales
con una organización fundamentalmente nueva y propiedades
novedosas. La nanotecnología es usualmente conocida
como una tecnología muy novedosa a través
de la cual materiales en volumen pueden ser transformados
con precisión en diminutos bloques de construcción,
a diferencia de la manufactura tradicional – tecnología
tradicional. Por lo tanto, los materiales resultantes tienen
menos defectos y mayor calidad.
Los fundamentos de la nanotecnología se basan en
el hecho de que las propiedades de las sustancias cambian
dramáticamente cuando su tamaño es reducido
a niveles nanométricos. Cuando un material de cierto
volumen es dividido en pequeñas partículas,
con al menos una dimensión del nivel nonométrico,
las partículas individuales se comportan de una manera
diferente en comparación con el material al tamaño
original.
La nanotecnología
ya ha tenido impacto en la industria textil. Están
prosperando las investigaciones que involucran la nanotecnología
para mejorar las propiedades o crear funciones sin precedentes
en materiales textiles. Los esfuerzos de estas investigaciones
están enfocados principalmente en el uso de sustancias
nonométricas y la generación de nanoestructuras
durante la producción y procesos de acabados
La nanotecnología
en acabados textiles
El impacto de la nanotecnología en los acabados textiles
ha generado innovaciones así como nuevas técnicas
de aplicación. Se ha puesto especial atención
en hacer acabados químicos más controlables
y más completos. Idealmente, moléculas discretas
o nanopartículas de acabados pueden transportarse
individualmente a áreas asignadas en materiales textiles
en una específica orientación y trayectoria
a través de termodinámica, electrostática
u otros procedimientos técnicos.
Mejoramiento de acabados
químicos y funciones obtenidas
La nanotecnología no sólo ha ejercido su influencia
en hacer composiciones de fibras versátiles, sino
también ha tenido impacto en mejorar los acabados
químicos. Una de las tendencias en el proceso de
síntesis es alcanzar una emulsificación a
nonoescala, por medio de la cual los acabados pueden ser
aplicados a materiales textiles en una forma más
profunda, exacta y precisa. Estos acabados avanzados logran
un nivel sin precedentes en propiedades textiles tales como
resistencia a manchas, hidrofílicas, antiestáticas,
resistencia a las arrugas y resistencia al encogimiento.
Nanopartículas
en el acabado
Las nanopartículas como óxido de metal y la
cerámica también son utilizadas en el acabado
de textiles para alterar las propiedades de la superficie
e impartir funciones textiles. Las partículas nanométricas
tienen un área de superficie mayor y es por eso que
obtienen una eficiencia más alta que las partículas
de mayor tamaño. A parte de esto, las nanopartículas
son transparentes y no distorsionan el color y la claridad
de los sustratos de textiles. Sin embargo, el prevenir las
nanopartículas de la agregación es la clave
para obtener el resultado deseado.
Como un ejemplo, la tela
tratada con nanopartículas TiO2 y MgO reemplaza las
telas con carbono activo, que previamente fueron usadas
como protectores de materiales químicos y biológicos.
La actividad foto catalítica de las nanopartículas
de TiO2 y MgO puede destruir agentes químicos y biológicos
que son dañinos y tóxicos. Estas nanopartículas
pueden ser prediseñadas para adherirse a sustratos
de textiles a través de un recubrimiento con spray
o métodos electrostáticos. El acabado con
nanopartículas puede convertir las telas en materiales
a base de sensores. Si partículas nanocristalinas
piezocerámicas son incorporadas en las telas, la
tela acabada puede convertir fuerzas mecánicas en
señales eléctricas permitiendo monitorear
funciones corporales como el ritmo cardíaco y el
pulso si estas telas están pegadas directamente a
la piel.
Futuros prospectos
Futuros desarrollos de la nanotecnología en textiles
serán enfocados en dos puntos: 1) mejorar las funciones
existentes y las propiedades de los materiales textiles;
2) desarrollar textiles inteligentes con funciones sin precedentes.
Este último es más urgente desde el punto
de vista de seguridad pública y avances tecnológicos.
Las nuevas funciones por desarrollar en textiles incluyen:
1) célula solar utilizable y almacenamiento de energía;
2) sensores y adquisición y transferencia de información;
3) detección y protección múltiple
y sofisticada; 4) curación de lesiones y cuidado
de la salud; 5) auto limpieza y reparación.
Indudablemente, la nanotecnología
aguarda un futuro muy prometedor para textiles. Se estima
que la nanotecnología tendrá un impacto en
el mercado de estos nuevos materiales de alrededor de cientos
de miles de millones de dólares dentro de una década.
Ciertamente los textiles poseen una participación
importante en este mercado. Esperamos ver un nuevo horizonte
de materiales textiles bajo esta irresistible ola tecnológica.
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During
the last ten years, research in nanotechnology has been booming
in many areas including materials science, mechanics, electronics,
optics, medicine, plastics, energy, and aerospace. Its profound
societal impact has been considered as the huge momentum to
usher in a second industrial revolution.
One nanometer
is one billionth meter, about 100,000 times smaller than the
diameter of a single human hair. Nanotechnology endeavors
are aimed at manipulating atoms, molecules and nanosize particles
in a precise and controlled manner in order to build materials
with a fundamentally new organization and novel properties.
Nanotechnology is usually called a “bottom up” technology
by which bulk materials can be built precisely in tiny building
blocks, different from the traditional manufacture •
“top down” technology. Therefore, resultant materials
have fewer defects and higher quality.
The fundamentals
of nanotechnology lie in the fact that properties of substances
dramatically change when their size is reduced to the nanometer
range. When a bulk material is divided into small size particles,
with at least one dimension in the nanometer range, the individual
particles behave in a different way compared to the bulk material.
The textile
industry has already been impacted by nanotechnology. Research
involving nanotechnology to improve performances or to create
unprecedented functions of textile materials are flourishing.
These research endeavors are mainly focused on using nanosize
substances and generating nanostructures during manufacturing
and finishing processes.
Nanotechnology
in Textile Finishing
The impact of nanotechnology in the textile finishing area
has brought up innovative finishes as well as new application
technique. Particular attention has been paid in making chemical
finishing more controllable and more thorough. Ideally, discrete
molecules or nanoparticles of finishes can be brought individually
to designated sites on textile materials in a specific orientation
and trajectory through thermodynamic, electrostatic or other
technical approaches.
Upgrade of Chemical Finishes and Resultant Functions
Nanotechnology not only has exerted its influence in making
versatile fiber composites but also has had impact in making
upgraded chemical finishes. One of the trends in synthesis
process is to pursue a nanoscale emulsification, through which
finishes can be applied to textile material in a more thorough,
even and precise manner. Finishes can be emulsified into nano-micelles,
made into nano-sols or wrapped in nanocapsules that can adhere
to textile substrates more evenly. These advanced finishes
set up an unprecedented level of textile performances of stain-resistant,
hydrophilic, anti-static, wrinkle resistant and shrink proof
abilities.
Nanoparticles
in Finishing
Nanoparticles such as metal oxides and ceramics are also used
in textile finishing to alter surface properties and impart
textile functions. Nanosize particles have a larger surface
area and hence higher efficiency than larger size particles.
Besides, nanosize particles are transparent, and do not blur
color and brightness of the textile substrates. However, preventing
nanoparticles from aggregation is the key to achieve a desired
performance.
As an example, the fabric treated with nanoparticles TiO2
and MgO replaces fabrics with active carbon, previously used
as chemical and biological protective materials. The photocatalytic
activity of TiO2 and MgO nanoparticles can break harmful and
toxic chemicals and biological agents. These nanoparticles
can be pre-engineered to adhere to textile substrates by using
spray coating or electrostatic methods. Finishing with nanoparticles
can convert fabrics into sensor-based materials. If nanocrystalline
piezoceramic particles are incorporated into fabrics, the
finished fabric can convert exerted mechanical forces into
electrical signals enabling the monitoring of bodily functions
such as heart rhythm and pulse if they are worn next to skin.
Future Prospect
Future developments of nanotechnologies in textiles will have
a two-fold focus: 1) upgrading existing functions and performances
of textile materials; 2) developing smart and intelligent
textiles with unprecedented functions. The latter is more
urgent from the standpoint of homeland security and advancement
of technology. The new functions with textiles to be developed
include 1) wearable solar cell and energy storage; 2) sensors
and information acquisition and transfer; 3) multiple and
sophisticated protection and detection; 4) health-care and
wound healing functions; 5) self-cleaning and repairing functions.
Undoubtedly,
Nanotechnology holds an enormously promising future for textiles.
It is estimated that nanotechnology will bring about hundreds
of billions dollars of market impact on new materials within
a decade; textile certainly has an important share in this
material market. We expect to see a new horizon of textile
materials under this irresistible technology wave.
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