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抗靜電材料

化纖織物由于靜電效應，摩擦時很容易產生放電，出現火花，同時也容易吸收灰塵，使化纖制品的應用范圍受到一定的限制，并帶來安全性的問題，給使用者造成很多不便。在化纖制品中加入少量納米微粒，如將0．1％～0．5％的納米TiO2、Cr2O3、ZnO、Fe2O3等具有半導體性質的粉體或碳納米管加到樹脂中，會產生良好的靜電屏蔽性能，使靜電效應大大降低，提高安全系數。ZHLim等［5］制備了ZnO納米棒織物，該納米氧化棒沿徑向生長均勻，密集覆蓋到織物的每根纖維上，由于納米棒排列的一致性及高結晶度使織物導電，這種導電織物在常溫下具有良好的靈敏度，用其制成的服裝具有顯著的靜電屏蔽性能。BunshiFugetsu等［6，7］研究發現碳納米管可以改善聚合物的性能，將碳納米管摻入聚合物中可制得功能性材料，由于碳納米管具有優良的導電性能，可以使材料具有好的靜電屏蔽效果。LarsBoger［8］研究了納米材料的電導性，發現環氧樹脂用碳納米管修飾后可以具有導電性，用該材料制成的纖維具有優良的靜電屏蔽性能。

納米紫外線吸收材料

陽光中的紫外線具有殺菌消毒和促進人體內維生素D合成及促進骨骼組織發育的功能，但過多遭受紫外線輻射會加速人體皮膚老化和癌變。對人體有傷害的紫外線主要位于300～400nm波段，相關研究表明，納米TiO2、ZnO、SiO2和納米云母都有吸收該波段紫外線的特征。把這些材料制成納米粉體，其微粒的尺寸與光波波長相當或更小，小尺寸效應導致光吸收顯著增強，納米粉體的量子尺寸效應等使它對某種波長的光吸收帶有藍移現象，對各種波長光的吸收帶有寬化現象。利用納米微粒優異的光屏蔽特性，將少量納米超細粉體加入合成纖維中，制成的服裝和用品具有阻隔紫外線的功效。ZhipingMao等［9］用水熱法使ZnO納米顆粒生長覆蓋在棉織物的表面，發現在100℃或更高的水熱處理溫度下通過重結晶可使棉織物表面的ZnO納米顆粒的形態由球狀或棒狀變成更小的針狀，棉織物表面被直徑為24nm的針狀納米棒覆蓋，具有優良的紫外防護性能，紫外防護指數超過50。MagedH．Zohdy等［10］研究發現含有硫酸鋁或硫酸鉀的納米ZnO涂層具有紫外線防護性能，織物表面涂覆0．3g／mL的明礬可顯著提高紫外線防護性能，加入納米ZnO后織物紫外線防護性能會增強2～3倍。A．El．Shafei等［11］在不同溫度下制備了ZnO／羧甲基殼聚糖生物納米復合物，制備的ZnO、羧甲基殼聚糖顆粒的平均粒徑分別為28nm、100nm，并發現這種生物納米復合材料可使棉織物具有防紫外性能，對革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌具有良好的抗菌性能。ZhiCao等［12］采用原位改性的方法用SiO2和三甲基硅氧烷改性制備了ZnO超細納米顆粒，改性后的ZnO在可見光區域高度透明，與未改性的ZnO相比具有優異的紫外屏蔽性能。HaifengLu［13］制備了氧化鋅聚苯乙烯納米雜化涂層，經該材料處理后的棉織物具有優異的紫外防護性能及良好的耐水洗能力，該新型材料對織物表面功能化具有很大的應用潛力。

納米拒水拒油自清潔材料

紡織品在服用過程中會沾上污漬，影響紡織品的外觀和使用性能，可借助納米SiO2和納米TiO2的有效復合來整理紡織品。納米SiO2可使紡織品表面張力降低，令污水和油污只能依附在布面，降低沾染入布的幾率；納米TiO2微粒受紫外線激發，具有較強的光催化和氧化降解特性，在光照下能將吸附在紡織品布面的有機油和有機污物層層分解，最終變成CO2和H2O而蒸發掉，使紡織品保持清潔；光的照射還引起TiO2表面在納米區域形成親水性及親油性兩相共存的二元協同納米界面結構，顯示出奇妙的超雙親性，用這種纖維制成的衣物在使用過程中能保持清潔狀態，具有防水、防油等效果。DeyongWu［14］通過水溶膠法制得粒徑為3～5nm的銳鈦型納米TiO2，將其涂覆到織物表面，發現該面料具有明顯的自清潔性能。T．Yuranova等［15］將厚度為20～30nm、粒徑為4～8nm的TiO2－SiO2復合涂層覆蓋在棉紡織品表面，發現TiO2－SiO2復合涂層在棉紡織品表面具有自清潔作用，比僅用納米TiO2自清潔效果更顯著。K．T．Meilert等［16］采用綠色化學方法在210℃時將TiO2連接到棉布表面，發現處理后織物具有自清潔性能，而再升溫會導致織物輕微泛黃變色。

抗日曬老化褪色材料

有機高分子材料經過日光紫外線的長期照射后，其分子鏈會發生降解，產生大量的自由基，致使纖維的強度、顏色和光澤受到很大影響。納米TiO2、ZnO及銀粒子等是穩定無毒的紫外線吸收劑，將其均勻地分散于高分子材料中，利用其對紫外線的吸收作用，可阻止高分子鏈的降解，減少自由基的發生，從而達到防日曬老化的效果。LuSun等［17］在經蒽醌和苯并吡喃發色團染料染色的滌綸織物表面涂覆含有ZnO納米顆粒的丙烯酸聚合物薄膜，研究了該織物在陽光下顏色衰退的情況，發現ZnO納米粒子可以降低染料的褪色率。耐光性低的苯并吡喃染料織物表面的褪色率因聚合物／ZnO薄膜顯著降低，而耐光性高的蒽醌染料織物表面褪色率降低程度要弱一些。VesnaIlic等［18］制備了穩定的納米銀粒子膠狀涂層，研究了有該涂層棉織物的褪色情況，發現沉積在織物表面的納米銀粒子具有織物褪色防護性能，該性能受納米銀粒子膠束濃度的影響。

抗沖擊高強耐磨材料

納米材料具有超強、高硬、高韌的性能，將其與化學纖維融為一體后，化學纖維也將具有超強、高硬及高韌性。納米碳管的強度極高，實驗研究表明，單壁碳納米管的楊氏模量和剪切模量都與金剛石相當，其強度是鋼的100倍，密度卻是鋼的1／6；彈性模量也很高，在彎曲后可再彈回，可用于復合添加劑，制備高強高彈性纖維。另外，納米粘土與聚合物的復合能夠大大提高材料的強度和模量，利用納米粘土的這種功能，可與聚酰胺插層聚合開發錦綸納米功能纖維，使纖維的強度和模量大大提高。Hui－juanZhang等［19］在聚四氟乙烯復合材料中引入功能性多壁碳納米管（MWCNTs），發現多壁碳納米管良好的功能性和分散性可以提高復合材料的服用性能，顯著增強含有聚四氟乙烯棉織物的摩擦性能。Hui－juanZhang等［20］還研究了混有納米三氧化二銻和氰尿酸三聚氰胺（MCA）含PTFE的棉織物的摩擦學性能，發現混有納米三氧化二銻和MCA的含PTFE的棉織物表面在低負荷下的磨損率有所降低，而隨負荷增高磨損率會有所增加。XinruiZhang等［21］將納米SiO2沉積在織物的表面，用碳纖維增強聚合物復合材料（CFRP）進行修飾，研究了織物的摩擦力和復合材料服用性能，發現纖維表面用納米SiO2處理可以顯著提高CFRP復合材料的摩擦學性能，通過SiO2溶膠沉積得到的納米SiO2薄膜可以提高纖維和酚基質的附著力，使織物表面更加光滑，減少了摩擦力，提高了碳復合材料（CFRP）的耐磨性能。

耐高溫阻燃材料

碳納米管的基本構成是單元式六邊形的碳環，而構成這些碳環結構的碳－碳共價鍵是自然界中最穩定的化學鍵。碳納米管具有耐高溫、不燃的特點，可用于制作多種耐高溫紡織材料和織物，是未來纖維的首選材料。QiangWu等［22］將單壁碳納米管（SWCNT）、多壁碳納米管（MWCNT）以及碳納米纖維（CNF）涂覆到環氧碳纖維復合材料的表面，并分別對其阻燃效果進行研究比較，發現單壁碳納米管和碳納米纖維沒有明顯改善材料的阻燃性，而多壁碳納米管具有顯著的阻燃效果，降低了60％的峰熱釋放率，阻燃率達到50％。將用無機和有機一價離子與蛭石的鈣、鎂離子進行交換過的片狀蛭石置于無離子水中，使其充分溶脹，經膠膜機研磨后，可制成納米微粒的懸浮體。用這種懸浮體制成的無機薄膜具有優異的耐燃、耐高溫性能。未經處理的玻璃布在900℃時僅16s就熔融，而用高粘度納米懸浮體涂覆的玻璃布在此高溫下燃燒42min才出現收縮現象。這層薄薄的納米層狀硅酸鹽薄膜在玻璃纖維表面起著優異的隔熱、阻燃作用。用這種涂層玻璃布可制作各種耐高溫紡織材料，如煉鋼廠工人的防護服。SilvoHribernik等［23］用溶膠－凝膠法在纖維素纖維表面生長涂覆一層納米SiO2，降低了粘性纖維的可燃性。用18％的氫氧化鈉溶液對纖維表面進行預處理，發現在未經預處理的纖維表面，SiO2形成了300～400nm厚且具有很多裂隙的表面涂層，經氫氧化鈉溶液預處理的纖維表面更粗糙，SiO2涂層進入了纖維內部，更緊密地附著在纖維結構上并在纖維外部表面形成了一層厚度為100nm且無缺陷的涂層。該涂層使纖維熱分解的溫度提高20℃，顯著抑制了熱分解過程中氧流動產生的揮發物，相應的放熱峰值增加了20～40℃。

納米隱身紡織材料

納米光敏染料對各種不同波長的可見光敏感可感知周邊環境的顏色并作出相應的調節，同時改變自身色澤，變成與周邊環境一致的保護色。將這種納米光敏染料植入纖維，制成的服裝就具有隱蔽色功能，可以將服色調節成與周邊環境一致，具有良好的隱身效果。某些納米材料具有良好的吸波性能，將其加入紡織纖維利用納米材料對光波的寬頻帶強吸收、反射率低的特點，可使纖維不反光，使外界看不到，可用于制作吸波防反射隱形織物。Jin－BongKim等［24］用炭黑（CB）、碳納米纖維（CNF）和多壁碳納米管（MWNT）3種不同類型的碳納米材料制備了環氧樹脂復合層壓材料，研究了單層微波吸收材料的介電常數、厚度和吸收波長，發現該復合材料具備良好的微波吸收性能，在3GHz時有10dB的吸收帶寬，復合材料的濃度及單層厚度對微波吸收有一定影響。Ki－YeonPark等［25］用碳納米纖維（CNFs）電介質材料和NiFe納米磁損耗材料制備了微波吸收材料，發現具有合適厚度的介電型和磁性的混合單層吸收材料具有顯著的微波吸收效果，在厚度2．00mm、X波段4．0GHz和在厚度1．49mm、Ku波段6．0GHz時該磁電混合型材料具有10dB的吸收帶寬。Z．Zou等［26］用沉淀氧化法從銅鐵礦石中制備了磁性Fe3O4納米顆粒，發現Fe3O4納米顆粒結晶性良好，具有八面體形態，粒徑為200nm，在14．08GHz時最小反射損耗為－42．7dB，在4．2GHz時帶寬小于10dB，具有顯著的微波吸收能力，是良好的微波吸收材料。

納米仿生可降解紡織材料

蜘蛛絲、納米竹纖維及大豆蛋白等可作為可降解的仿生紡織材料。蜘蛛絲具有強的堅韌和彈性，利用納米生物技術測定蜘蛛絲蛋白的DNA排序后，找到產生這種蜘蛛絲的基因，部分復制這些基因并植入細菌體內，可培育出一種能產生蜘蛛絲蛋白的細菌。含有這種基因的細菌蛋白質與蜘蛛絲的蛋白質相同，可以拉成絲，利用這種納米技術生產的類蜘蛛絲纖維，其強度是鋼的5倍，伸長率為33％，同時還具有良好的彈性，可用于制成性能優異的仿生紡織材料。Xiao－songHuang等［27］用經納米竹纖維（MBF）修飾過的大豆蛋白樹脂制備了環境友好生物降解材料，研究發現加入MBF后，大豆蛋白濃縮物（SPC）的斷裂應力和楊氏模量都顯著提高，加入30％的MBF后，SPC的斷裂應力和楊氏模量分別由20．2MPa、596MPa增加到59．3MPa、1816MPa，其韌度由2．7MPa增加到6．0MPa。這種經MBF修飾過的SPC樹脂制備的綠色復合材料能完全進行生物降解，在紡織行業領域具有卓越的性能和巨大的潛力，可以取代傳統的石油原料。

本文作者：宋圓許祖勛張創王世敏董兵海趙麗萬麗作者單位：湖北大學材料科學與工程學院