Tekstil Mühendislerinin Mekanı

Nano teknoloji son yıllarda gelişmekte olan dallar arasında büyük bir alan alarak yer aldı.
Nano teknoloji materyal,elektronik,cam,tıp,plastik,enerji,elektronik ve uzay üzerinde toplumsal bir etki bıraktı .Büyük bir güçle hızla ikinci endüstriyel çağın açılmasını hızlandırdı.
‘Nano’ kelimesi yunan dilinden geliyor.Nano Yunancada cüce anlamına geliyor.Bir nanometre metrenin milyonda biri anlamına geliyor ve bir tel insan saçı çapından 100000 kere küçük.Bizim için bile algılanması oldukça zor.
Nano teknolojinin embriyosu atomik bir kurgudur.İlk olarak 1959 da Fizikçi olan Richard FEYNMAN tarafından genel olarak açıklandı.Nano teknoloji sık sık materyal üretimi için molekül ve nano boyutunda kesin bir bütün ve kontrol edilmiş biçim ile yeni temel özelliklerin materyal bileşkesi içinde olduğu gösterildi.
Nano teknoloji aynı zamanda ‘aşağıdan yukarıya’ olarakda adlandırılır.teknoloji bunun gibi küçük yapı birimlerinin kullanma sebebiyle geniş madde mühendisliğine karşın aşağıdan yukaruya bütün yaklaşımları dikkete aldı. İçsel yapıda bile nanoskala materyaller nano boyutu ile yapılan bloklar çok yüksek nitelikte ve az kusura sahip.
Mademki hacimli davrana materyalleri,bölünmez fizik atomlarını ve molekülleri tanımlayan quantum teorisini biliyoruz.Atomlardan ve moleküllerden yada aşağı nano skala ,nanometre alanı,böylece etkili bir geçiş davranışı için harika bir başlangıç görülüyor.
Bir materyal hacimli olduğu zaman içerisinde küçültülmüş küçük boyutlu partiküller ile veya daha çok boyut nanometre alanı içinde bu hacimli materyallerden farklı olarak büyük ölçüde görülecektir.Buna bir örnek verecek olursak; seramikler, normal olarak kırılgan, kolayca deforme olabilen maddelerdir eğer küçük boyuta indirgenmişse. Küçük bir nanosize tozu karışmış bir matriks materyalin içine, önemli ölçüde matriksin özelliklerini ve göterdiği performans önemli ölçüde değişir.

Tekstilde nano teknoloji

Nano teknoloji dalgası tekstil endüstrisinde büyük bir potansiyel gösterdi,göstermeye devem ediyor.Araştırma çalışmaları var olan çalışma performansını,gelişmekte olan ve gelişen tekstil materyalleri üzerinde mükemmel işlevleri yerine getirmek için kullanılıyor. Ana yaklaşımlar iki şekilde sınıflandırılıyor.

1- Lif karışımı esnasında nano boyutlandırma.
2- Tekstil bitim işleminde materyal içinde boyutlandırma


Bileşik lifler ve nanosize dolgu maddeleri

Bir çok nano teknoloji uygulamaları ileride daha iyi uygulanacaktır. Bazı yapısal nano bileşikli lifler ile nano boyutlu dolgu maddeleri ticari üretimde kullanılıyor. Nano boyutundaki dolgu maddeleri nano partikülleri içeren lif bileşiklerinde (kil, metaloksit, karbon karası) grafit nano lifleri ve çok uyarıcı yapılandırma, blok karbon nano tüpde kullanıldı. Her nekadar dolgu partiküllerinin bazıları kil, metaloksit, siyah karbon gibi mikro dolgu maddeleri 10 yıl içinde mikro liflerde kullanıldı. İndirgeyici nano metrearalığı boyutu içinde yüksek performans ve yeni üretim marketleri oluştu.





Karbon nanolifler ve nanopartiküller

Karbon nanolifleri ve siyah partiküllü nano lifleri, karışım elyafları aşırı derecede kuvvetlendirir. Bununla birlikte görünür oranlarda karbon nano lifleri polimerden çekilir. Bu yüzden karışım lif geriliminde büyük bir artış olur. Siyah karbon nano patiküllerinin aşınma mukametini düzeltebilir ve bu yüzden karışım liflerinin dayanıklılığı artar. Aynı zamanda her iki karbon liflerinin (karbon nanolif ve siyah karbon partikülleri) sonuçları, kimyasal mukameti ve elektrik iletkenliği polimer yapıdaki lifle karşılaştırıldığında yüksek olduğu görülür. Polyester, naylon ve polietilen nanosize dolgu eriminden % 5 ila % 20 arsında polimer matris kullanıldı.

Kil nano partikülleri

Kil temelde düşük yoğunlukta yapısında hidroalüminyum silikat bulunduran bir maddedir. Nano boyutlu kil partikülleri yüksek elektriğe sahip parçacıklar ısı, kimyasal maddeler ve UV ışınlarına karşı mükemmel dayanım gösterirler. Nano parçacıklı kil partikülleri nano kilin ısıya karşı dayanımından dolayı alev almasını önleyerek karışım liflerde mükemmel bir etkiğ gösterirler. Nano kil lif içerisinde hareket etmeyerek güçlü UV ışınlarını engeller ve aşındırıcı kimyasalları lif içerisinde katmerleştirerek istifler.
Mekaniksel koşullarda bir naylon altı kil bileşiği ile kil yığının % 5 kısmı % 40 oranında yüksek gerilme gücüne % 68 den büyük bir kısmı gerilim miktarını % 60 dan büyük kısmıda mukameti % 26 dan büyük bir kısmıda miktarı gösterir.
Bunun gibi önemli bir ilerlemede kuvvetli bileşiklerde bile kurşunlar askerlerin kafalarına taktıkları kasklardan geçememişlerdir. Bunun sebebi nano killerin arası koruyucu bir madde ile doldurulmuştur.
IV kez modifiye edilmiş amonyum tozu ve nanokil lifler polipropilen lifleri içinde tanıtılmış. Bilindiği gibi pp boyanmayan bir liftir çünkü gerekli olan yapısal yoğunluk ve boyama bölgelerine sahip değildir. Ağırlıkça % 5 ten daha küçük nano parçacıkları birleştirildikten sonra, pp asid ve dispers boyar maddelerle % 4 oranında boyana bilir. Modifiye edilmiş nano kilin boyanabilirlik alanları tanıtılarak pp lifi ve lif içerisinde oluşturulmuş geçersiz alanlar ile boyar maddeler yakalanarak alçaltılmaksızın yararlı bir poliproplen haline dönüştürülmüştür.

Metal oksit nano partikülleri

Nano parçacıklı partiküller TiO2 Al2O3 ZnO ve MgO bir grup metalk oksit fotokatalik yeteneğe, elektriksel iletkenliğe, UV absorpsiyonuna ve foto oksitlenme kapasitesine, kimyasal ve biyolojiksel türe sahip olur. Yoğun ilgili araştırmalarda metal oksitli nano partiküller antimikrobiyel özellikte, kendi kendine dezenfekte eden ve UV ışınlarını bloklayan askeri koruma ve sağlık alanındaki ürünlerde gerçekleştrilmiştir.
Naylon lifi ZnO ile dolduruldu böylelikle nano partikülleri UV ışınlarının koruyucu özelliğini sağlayabilr ve aynı zamanda naylon lifinin statik elektriklenme özelliğini de azaltır TiO2 ve MgO nano partikülleri is karışım liflerde kendi kendine strelize edebilmeyi sağlar.

Karbon nano tüpleri

Karbon nano tüpleri bir silindir içerisinden yukarıya doğru grafitten çekilmiş küçük kabuklardan meydana gelmiştir. Karbon nano tüpleri içerisinde tek duvarla çevrili karbon nano tüpleri ve multi(çok) duvarla çevrili karbon tüplerine çevrilmiştir. Gerilim gücüne 100 kat daha fazla sahiptir. Isı iletkenliği saf elmastan çok daha iyidir, elektriksel iletkenliği bakırınkine benzer ancak daha yüksek akım taşır. Karbon nano tüpü materyal için şaşırtıcı derecede güç ve yüksek elektriksel iletkenlik uygulalar. Buna başarılı bir örnekte CNT karbon nano tüpleri SWNT (tek duvarla çevrili nano tüp) polivinil alkol lifleri ile mikrometre çapı genişliğinde katılaşarak eğirme yöntemiyle üretildi. Elde edilen lif iki kat kalın ve dayanıklı, çelik telden 20 kat daha dayanıklıdır. Lifin dayanabilirliği örümcek ipeğinden 4 kat daha fazladır. Kevlar lifinden 17 kat daha büyüktür kurşungeçirmez liflerin yapımında kullanılır bu nedenle bu tür lifler güvenlik kemerlerinde, patlama denemelerinin yapıldığı örtülerde, elektromanyetik koruyucularda kullanılmaktadır. Devam edilen araştırmalarda CNT lifleri farklı polimer yapıdaki liflerin yanında (polymethylmethacrylyate ve polyakrilonitril) CNT dispersleme ve yöneltme lifleri içerir. Bu uygulamayla ıslak eyirme, eriyik eyime ve elektron eyirme ayrıntılı bir şekilde araştırıldı.

Lifler ile nanosize hücreli yapılar

Nanosize dolgu maddelerinden başka nano yapılı karışım lifler, nanosize hücreli yapıları bir lif polimer matrisi içerisine alır. Lifin belirli bir derecesi iyi ısı yalıtımını hafifsıklet, lifin mekanik gücünden çok fazla ödün vermeden yüksek dayanıklı konularda yaralı katkılarla sonuçlandırabilir. Bunun sebebi, değişiklikler nanoscala ya da onun altında olduğu içindir. Çoğunlukla nano boyutundaki dolgu maddeleri nano hücreli lif bileşiklerine maksimum mekaniksel etki ve güç kazandırmak için uygulandı. Nano hücreli yapıların ek bir işlevi de güzel koku tıbbi tedavi, biyolojik koruma, amaçları ile oluşan boşlukların içinde hedef maddenin önemli bir miktarda tutulabilmesidir.
Çeşitli tekniksel yollar kullanılarak geliştirilmiş karışım nano hücreli lifler düşük kaynama sıcaklığında solventlerle ve çok tehlikeli sıvıların kullanımını kapsar. Eğer sıcaklık arttırılır yada basıç azaltılırsa polimer eriyik haline getirildikten sonra hacmi küçülür, küçük parçalar halinde damlar. Bu gibi bir sonuç nano parçacıklı hücreleri polimer yapıların içerisinde düzenler eğer polimer yüksek sıcaklıklarda katılaşmış. Yüksek performanstaki nano yapılı lifler üzerinde bazı araştırma çalışmaları yapıldı. Bu uygulamada hücreler 10-20 NM kontrolü boyunca tutarak termodinamiğin köpük biçimindeki proses uygulandı.
Kimyasal bitim ve son tutum
Nano teknoloji birçok yöntemle karışım liflerin oluşmasında etkili olduğu aynı zamanda etkili bir kimyasal bitim işlemlerinin gelişmesinde de katkıda bulundu. Tekrarlanamayan trendlerde, prosesin formülünde bir nanoscala emilüsyonu tekstil materyali boyunca tam bir şekilde aplike edildi.bu bitim işleminin avantajı, tekstil kumaşını daha önce görülmemiş bir seviyeye ulaştırarak boya direncini, hidrofilitesini, antisatic elektriklenmeyi, buruşma direncinin arttırılması gibi özellikler kazandırmış oldu.

Nano partikülleriyle bitim işlemi

Nano partiküllerle yapılan bir tekstil bitim işleminin aslında yüzeydeki özellikleri değiştirmek ve aynı zamanda tekstil materyaline farklı özellikler kazandırmaktadır. Nano partikülleri geniş yüzey alanlarında büyük parçacıklarla karşılaştırılır. Nanometre alanında partiküller saydam şeffaftır bu yüzden onlar leke tutmazlar ya da parlamazlar. TiO2 ve nano partikülleri lif içerisinde eğirme prosesi içerince tuzağa düşer ya da tekstil materyali içerisinde normal bir tekstil bitimi işlemiyle birleştirilir. Sonuç olarak meydana getirilen materyal kimyasal ve biyolojiksel koruyucu performansına sahiptir. Nano partiküller ön mühendislik aşamasında tekstil materyalini daha çekici ve cazip hale getirmek için püskürtme yöntemi ya da elektrostatik metot kullanılarak uygulanılır. Bitmiş bir kumaşta basıç ile kristallendirilmiş nanosize partikülleri bir materyal algılayıcısı içerisine yerleştirilmiş, basınla oluşturulmuş partiküller mekaniksel kuvvetlerle elektriksel sinyaller içerisine dönüştürülmüştür. Eğer materyal devamlı olarak giyilecekse, devamlı olarak deriyle temasta bulunacaksa bendesel işlevleri (kalp ritmi nabız gibi) sinyalle görüntü birimine iletilir. Başka görülebilir bir tutumda nano partiküller tekstil lifi içerisinde uygun bir yerde birleştirilir. Selüloz lifi metal oksitlerin TiO2 nano partikülleri ile uygun yerleri selüloz yağı içerisindeki katalizatörler kullanılarak doldurulur.

Nanolayer kaplama ve kendi kendini onarma işlemi:

Nanolayer kaplama tekstil içerisinde gelenekselden farklı olarak tamamen yeni bir kaplama teknolojisidir. Nanolayer kaplama anlayışı kendi kendine birleşmiş tek katlı tabakaların kimyasal moleküler formülü içerisinde alt tabaka üzerinde bir nanometre derinliği kadar tek bir kat olumu esasına dayanır. İlave edilen katmanlar bundan başka bir nanometre derinliği içinde eklenebilirler. Ayrıca kaplama kalınlığı, düzgünlük ve yoğunluk nanolayer kaplamanın önemli karekteristik özelliğidir. Kumaş üzerinde devamlı olarak ince, eşit düzeyde aynı yoğunlukta bir katman meydana getirerek kaplama esasına dayanır. Plazma, iyon kümesi ve kimyasal uygulamalarla yararlı teknikler üretiliyor elekrolitler ve nano partiküller kimyasal çökeltme için bir üst nanolayerin farklı, gerekli işlevselliğine aday olabilirler. Kendi kendine çevirme metodu ile nano partiküller incelendi.
Tekstildeki nanolayer kaplama aynı zamanda kendi kendini onarabilir niteliktedir. Üst katman içindeki kimyasal molekül kazayla bir yer yırtıldığın da ve söküldüğünde boş yerlere gelerek moleküllerin üstünü örtecek çünkü moleküller aynı zamanda geriye hareket ederler.yada moleküller bulundukları katmandan nanolayer katmanları içerisin de gerektiğinde elektrostatik nötürleşmeyi sağlarlar. Bu kendi kendini yenileme işlemi nano layer katmanları boyunca elektrostatik efekt olarak meydana gelir. Sürekli devam eden araştırma çalışmaları gösteriyorki, tekstildeki nano layer kaplamanın bir projeside seramikte kullanılan indium-kalay-oksit madenleriyle multi-spectral(ışık tayfı) kamuflaj materyalleri geliştirmektir. Kimyasal düzenlemelerle optiksel karakteristikler tedavi gören materayel oluşturarak kontrolü sağlayan procestir.

Gelecekteki umut:

Tekstildeki nano teknolojinin gelecekteki beklenen gelişmeleri: Tekstil materyalinin var olan kalite performansı, gelişmiş akıllı ve yetenekli tekstiller ile eşi benzeri görülmemiş işlevleri
Yeni tekstil materyalleri yoğun bir araştırma adı altında, insanı koruyan teknolojik ilerlemeler. Örneğin güneşte uzun süre giyilebilir enerji depolayabilen sensörler, bilgi elde edebilen ve ileten sensörler, çok katlı ve incelikli koruma, suç ortaya çıkarma, sağlık alanında, yara iyileştirme işlevi, kendi kendini temizleyebilen, kendi kendini onarabilen işlevleri arayışı altındadır. Nano teknoloji tekstil alanında gelecekte muhakkak büyük bir yer tutacaktır. Nano teknolji için tahmin edilen şey 10 yıl içerisinde yüz milyonlarca dolar yeni materyal üretilerek alış veriş gücü kazandıracaktır. Günümüzde alış verişte tekstil hiç şüphesiz önemli bir yere sahiptir. Görmeyi umut ediyoruz ki tekstil materyalinin yeni ufukları karşı konulmaz teknoloji dalgaları altında dalgalanacaktır.