رنگ آمیزی پایدار و باکیفیت پارچه با رنگ هایی که رنگ نیستند!
به گزارش ایزو وب، بال های آبی درخشان پروانه مورفو رنگ خویش را از رنگ دانه ها دریافت نمی کنند، بلکه این رنگ نتیجه تعامل نور با ساختارهای میکروسکوپی سطح آن است. این پدیده که به «رنگ ساختاری» مشهور است، می تواند انقلابی در صنعت رنگرزی نساجی ایجاد کند؛ صنعتی که به علت آلودگی شدید محیط زیست همواره مورد انتقاد بوده است.
به گزارش ایزو وب به نقل از ایسنا، رنگ های شیمیایی مورد استفاده در نساجی سبب آلودگی آب، تولید ضایعات سمی و کاهش کیفیت رنگ با گذر زمان می شوند. اما حالا محققان دانشگاه ژیجیانگ سای-تک نانوپیگمنت های ویژه ای طراحی نموده اند که می تواند نحوه رنگرزی پارچه را تغییر داده و همزمان چالش های زیست محیطی و عملکردی را برطرف کند.
رنگرزی پارچه یکی از فرآیندهای صنعتی با مصرف بالای آب و آلودگی شدید می باشد. طبق آمارهای صنعتی، روش های رایج رنگرزی به صورت معمول بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ لیتر آب برای هر کیلوگرم پارچه مصرف کرده و مقادیر زیادی مواد شیمیایی مضر را وارد منابع آبی می کنند.
علاوه بر این، رنگ های معمولی به مرور زمان در اثر نور و شست وشو از بین می روند. به همین دلیل، تولیدکنندگان پارچه و متخصصان محیط زیست به دنبال راهکارهایی هستند که علاوه بر حفظ درخشندگی رنگ، آلودگی را هم کاهش دهند.
رنگ های ساختاری بر خلاف رنگ های معمولی که با جذب طول موج های خاصی از نور ایجاد می شوند، نتیجه بازتاب انتخابی نور از ساختارهای فیزیکی نانومقیاس هستند. این رنگ ها بدون تجزیه شیمیایی، همواره درخشان باقی می مانند و تا وقتی که ساختارهای فیزیکی آنها سالم بماند، ظاهر خویش را حفظ می کنند. همچنین، این رنگ ها می توانند با تغییر اندازه و فاصله ساختارهای نانویی، در طیف وسیعی از رنگ های قابل مشاهده تنظیم شوند، بدون آن که احتیاجی به استفاده از ترکیبات شیمیایی متنوع باشد.
یکی از چالش های اساسی در استفاده از رنگ های ساختاری در پارچه، دشواری اعمال این فناوری بر روی سطوح ناهموار و متخلخل پارچه است. روش های فعلی نیازمند چیدمان دقیق نانوکره های کلوئیدی در چارچوب کریستال های فوتونیکی هستند که می تواند ساعت ها یا روزها زمان ببرد. این شیوه ها اغلب سبب گرفتگی فضاهای بین الیاف پارچه شده و قابلیت تنفس و راحتی آنرا کم می کنند. علاوه بر این، بیشتر روش های موجود قادر به ایجاد رنگ آمیزی دوطرفه در یک مرحله نیستند.
برای حل این مشکلات، محققان چینی نانوپیگمنت های فوتونیکی جدیدی تولید کرده اند که متشکل از نانوکره های سیلیکا با ساختارهای متامتری نامرتب و بار سطحی بالا هستند. این نانوپیگمنت ها قادرند به صورت مستقل رنگ های درخشان و غیر بازتابی ایجاد کنند، بدون آن که احتیاج به فرآیندهای خودآرایی پیچیده داشته باشند.
محققان این نانوپیگمنت ها را از راه فرآیندی چندمرحله ای تولید کرده اند. آنها ابتدا بذرهای پلی استایرن را از راه پلیمریزاسیون امولسیونی بدون صابون سنتز کرده و سپس با استفاده از واکنش های سل-ژل، لایه ای از سیلیکا روی آن اعمال کردند. در مرحله بعد، با استفاده از سدیم هیدروکسید، ساختارهای متامتری نامنظمی روی پوسته سیلیکا بوجود آورده و سپس آنرا در دمای بالا کلسینه کردند. این فرایند سبب کربنیزه شدن هسته پلی استایرن و تبدیل آن به یک لایه نازک کربنی شد و در نهایت نانوکره های توخالی سیلیکا (H-SiO2) شکل گرفتند.
یکی از نوآوری های کلیدی این پژوهش، بهبود خصوصیت های سطحی نانوذرات بود. بعد از کلسینه شدن، این نانوکره ها به علت کمبود گروههای هیدروکسیل، پخش پذیری ضعیفی در آب داشتند. برای حل این مشکل، محققان از یک راهبرد اچینگ ملایم در دمای ۹۵ درجه سانتی گراد و محیط قلیایی با pH=۱۲ استفاده کردند که سبب افزایش بار سطحی نانوذرات از ۱۲٫۲۵- به ۳۴٫۷۶- میلی ولت شد و پایداری آنها در آب را به صورت قابل توجهی بهبود بخشید.
این تیم تحقیقاتی موفق شد نانوپیگمنت هایی در شش رنگ مختلف شامل سرخابی، بنفش، آبی، فیروزه ای، سبز و نارنجی تولید نماید. این رنگ ها دارای بازتاب های نوری مشخص در محدوده ۴۶۸ تا ۶۲۸ نانومتر هستند که نشان دهنده تطبیق پذیری گسترده این سیستم در طیف نور مرئی است.
فرایند رنگرزی پیشنهادی به آسانی و کار آمدی قابل اجراست. محققان نانوپیگمنت ها را با یک امولسیون اکریلیک بر پایه آب، اسید تانیک و مقدار اندکی کربن سیاه مخلوط کردند. پارچه پنبه ای بعد از غوطه ور شدن در این محلول و خشک شدن در دمای ۶۰ درجه سانتی گراد، رنگ ساختاری یکنواخت و درخشانی را در هر دو طرف خود به دست آورد.
این شیوه نه تنها سبب بهبود دوام رنگ شد، بلکه قابلیت تنفس و نرمی پارچه را هم حفظ کرد. همچنین، آزمایشات نشان داد که پارچه رنگ شده با این شیوه حتی بعد از ۵۰ بار شست وشو، خیس شدن در آب و اعمال ارتعاشات شدید، رنگ خویش را حفظ می نماید.
منبع: ایزو وب
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب