تولید البسه پنبه‌ای ضد آب و ضد باکتری به دست محققان ایرانی+ تصاویر

به گزارش خبرنگار علمی باشگاه خبرنگاران، پژوهشگران ایرانی با استفاده از نانوذرات سیلیکا و ترکیبات فلزی مس، موفق به ایجاد خواص ابرآبگریزی و ضد باکتری در پارچه پنبه‌ای شدند. این محصول در کاربردهای مختلفی از جمله البسه، پوشش‌های خارجی و در حوزه پزشکی (البسه ضد آب و ضد باکتری) کاربرد دارد.

هدف از این پژوهش بهره‌گیری از فرایند سل – ژل (تولید نانوذرات سیلیکا) و افزودن ترکیب فلزی مس به آن در جهت ایجاد خواص ابرآبگریزی و ضد باکتری بر روی پارچه پنبه‌ای بوده است. امیرحسین برنج چی دانشجوی دکتری شیمی نساجی و علوم الیاف دانشگاه آزاد اسلامی واحدعلوم و تحقیقات، افزود: «با ایجاد کمپلکس‌های مابین نانوذرات سیلیکا و نانوذرات مس، مورفولوژی به خصوصی مشابه با خوشه‌های انگور به دست می‌آید که به دلیل ساختار متخلخل و محبوس شدن هوا در داخل آن، خاصیت نیلوفرآبی بر روی پارچه ایجاد می‌شود. از طرفی به دلیل فعالیت ضد باکتری نانوذرات مس، پارچه در برابر باکتری‌های گرم منفی و گرم مثبت از خود فعالیت ضد باکتری نشان می‌دهد.


تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) از: (a) نانوذرات سیلیکا (b) کمپلکس نانوذرات مس / سیلیکا

در این تحقیقات با استفاده از فناوری نانو، بر روی پارچه‌های پنبه‌ای اثر نیلوفرآبی (یا Lotus effect) ایجاد شده است. این نام در رابطه با سطوح خود تمیز شونده‌ای به کار می‌رود که می‌توان در طبیعت مشاهده نمود که معروف‌ترین آن‌ها برگ گیاه نیلوفر آبی است. برگ‌های نیلوفرآبی با توجه به محیط رشد آنکه مرداب است در اثر شبنم صبحگاهی و یا بارش باران و سرازیر شدن قطرات آب بر روی آن همواره تمیز است و در برخی مذاهب گیاه مقدسی به شمار می‌رود (تقریباً هر نوع آلودگی که برروی برگ گل نیلوفر آبی قرار گرفته است به وسیله حرکت قطرات آب بر روی سطح برگ برطرف می‌شود به عبارتی قطره آب در مسیر عبور خود تمامی آلودگی‌ها را از روی سطح برگ جدا می‌نماید). توجیه مکانیزم خود تمیز شوندگی گل نیلوفرآبی در دهه ۹۰ و به‌وسیلهٔ دو دانشمند آلمانی به نام‌های Barthlott و Neinhuis یافت شد. آن‌ها با بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) مشاهده نمودند که سطح برگ‌های این گیاه دارای ساختاری ناهموار بوده و در عین حال دارای کشش سطحی پایینی است (به دلیل وجود ترکیبات واکس مانند کریستالی بر روی ناهمواری‌ها). چنین ساختاری که در دو مقیاس ناهموار است، Hierarchical نامیده می‌شود.

در این تحقیق ساختار ناهموار Hierarchical با استفاده از تجمعات نانوذرات سیلیکا و مس بر روی سطح پارچه پنبه‌ای ایجاد شد (نانوذرات سیلیکا دارای اندازه‌ای در حدود ۸۰ نانوم‌تر و نانوذرات مس ابعادی در حدود ۴۰ نانوم‌تر را داشتند بنابراین با قرارگیری نانوذرات مس بر روی نانوذرات سیلیکا ساختاری ناهموار در دو مقیاس ایجاد می‌شود). جهت کاهش کشش سطحی از ترکیبات آلکیل سیلانی استفاده شد و در ‌‌نهایت اثر نیلوفرآبی بر روی سطح پارچه پنبه‌ای ایجاد شد.

این محصول در کاربردهای مختلفی از جمله البسه، پوشش‌های خارجی، صنایع نظامی (البسه نظامی) و در حوزه پزشکی (البسه ضد آب و ضد باکتری) کاربرد دارد. همچنین برنج چی در مورد این محصول افزود: «با استفاده از فرایندهای مرسوم در زمینه ضد آب نمودن الیاف نساجی و پوشش دهی آن‌ها با رزین‌ها و ترکیبات دافع آب به دلیل مسدود شدن کلیه منافذ پارچه در صورت استفاده از آن به عنوان لباس، رطوبت به طور کامل از بیرون به داخل لباس و بالعکس تبادل نمی‌یابد و بنابراین احساس راحتی به مصرف‌کننده دست نمی‌دهد. با استفاده از پوشش نانوساختاری ذکر شده مشکل تبادل رطوبت به وجود نیامده و احساس راحتی پارچه به هیچ عنوان تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. همچنین علاوه‌بر ضد آب شدن پارچه، فعالیت ضد باکتری آن نیز افزایش می‌یابد که از نظر مسائل بهداشتی حائز اهمیت است.»
 

تصاویر قطرات آب بر روی پارچه‌های پنبه‌ای ابرآبگریز و ضد باکتری حاوی نانوذرات مس / سیلیکا

برنج‌چی با اشاره به اینکه تا کنون از این طرح دو ثبت اختراع به شماره‌های ۰۲۴۲۷۶ و ۰۲۴۲۷۵صورت گرفته است، در مورد ادامه این کار تحقیقاتی افزود: «در آینده تأثیر فلزات مختلف بر روی مورفولوژی ایجاد شده و امکان ایجاد اثر گلبرگی (Petal effect) بر روی منسوج پنبه‌ای مورد بررسی قرار خواهد گرفت.»

نتایج اینکار تحقیقاتی به‌وسیلهٔ امیرحسین برنج چی و همکارانش درمجله Nanoscale Research Letters (جلد ۶، شماره۵۹۴، سال ۲۰۱۱) منتشر شده است.