纳米技术的重要挑战在于如何运用绿色且高效的手段生产并负载纳米材料，且使产品展现出独特的多元化功能，最终使之归于产业化，从而量产出大众所能接受的商品。由代尔夫特理工大学主导的欧盟项目(BUONAPART-E)的一个核心课题就是致力于这个挑战。该成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces，2016，8(23)， 14756-14765 (DOI: 10.1021/acsami.6b03632)。以此欧盟项目为强大的平台， 代尔夫特理工大学团队牵头，并首先提出应对策略，组织了数十家国际合作单位大力展开了相关的深入研究。智能纺织品是基于纳米技术，在织物纤维上负载特殊纳米材料，展现出神奇的功能。使用绿色纳米技术产业化智能纺织品代表着革命性的进步。比如，结合现代'美学'和艺术性，科学家可以调节光线与纳米颗粒表面的对触来制造变色衣物， 这无疑是艺术家的'黄粱美梦'，改写了《皇帝的新装》。 这个变色的原理源自于纳米颗粒表面等离子化。另外，通过特殊材料让电磁波'转弯'，绕着物体走，这样物体就能'隐身'，利用此原理，或许亦可制作《哈利波特》里所呈现的隐形斗篷。伴随现代传感器技术的飞速发展，其赋予智能织物可以感知周围环境的特点，从而幻化成与之对应的色彩，或可铸造一支'变色龙'隐形军，提高防伪潜伏技术。除此之外，医院迫切需求的抗菌纺织品，消防员渴望的防火服，以及赋予紫外防护，自动清洁的功能褚可实现。可穿戴的电子衣物的出现，或许会让我们成为将来的'太阳能电池'，白天在外冲电，晚上即可回家'放电'。试想，全球70亿人口将会是多大的能源储备?尽管以上描述具备科学性，但是如何简单，环保的生产出这样的商品呢?这要从传统纺织品的纳米整饰技术说起，它是基于蘸取纳米溶胶-挤出溶剂-干燥-后续处理的工艺，这个复杂的不连续操作存在着很多桎梏和弊端，严重压制着全球智能纺织品的急切需求。其中，纳米溶胶的合成大多需要价格昂贵的化学试剂，不可避免的产生大量废液，加剧了环境恶化。另外，高能耗加之该整饰工艺不连续操作严重的限制了智能纺织品的工业化。

　　承借集聚了21家科研单位的欧盟项目东风，以代尔夫特理工大学科研团队为首的十几家高校共同提出了一项新的智能纺织品的纳米整饰流程，从而消除传统纺织品纳米整饰所存在的弊端。 此项新工艺是结合纳米颗粒气相(气溶胶)制备技术和工业化纺织品卷对卷制程传送带的生产模式，将低于10 nm (头发丝直径的1/5000)的高纯纳米气溶胶颗粒输送到织物纤维上，载气则穿过传送带上的纺织品。此项工艺类似于气体粉尘过滤技术，不同之处在于，这些超细纳米颗粒在气体中布朗运动剧烈，极容易沉积到织物纤维上。纳米气溶胶颗粒的过滤理论指出： 低于10 nm的颗粒几乎100% 被沉积到织物纤维上。 然而载气便顺着纤维与纤维之间嫁接的通道流溢。该流溢的气体可采用'闭循环'的流程重复利用，大大降低了生产成本。

　　气相电火花放电制备纳米颗粒有代尔夫特理工大学教授Schmidt-Ott首创。该法用高压脉冲电源在导体或者半导体材料空隙内 (1 mm)创造周期性的短暂(几微秒)的'闪电'环境，所诱发电子崩，导致气体分子电离，等离子体碰撞导体表面进而溶蚀，产生的原子云在高速载气的超速冷却下，达到过饱和，进而通过冷凝成核，结晶，融合，生成一般低于10 nm的颗粒，粒径范围从原子簇 (超级原子)到几纳米，都可以通过火花放电技术的操作参数来调节。重要的是，由于极速冷却， 此方法可以通过纳米和原子尺度混合亚稳热力学材料的纳米颗粒。另外，可通过调节载气和导体以及半导体材料的化学组成来制备含有不同材料组份的纳米颗粒。基于传统工业纺织品1.4 m的宽度，纺织品的传送速度可以达到120 m/h，此传送速度保证了定量纳米颗粒被负载在纺织品纤维上。鉴于纳米颗粒气相生产方法完全规避了使用任何化学溶剂和前驱体，加之气相迁移率高于传统液相三个数量级，解决了纳米材料低产量的瓶颈。基于该欧盟项目数据，一个花火室可生产低于10 nm的颗粒高达 1 g/h，加之火花室可以并排阵列式的增加，因此，这些超细纳米颗粒产量， 原则上来讲，满足工业化需求。 这项一步法纳米整饰智能织物工艺，无任何废品排溢，是严格的密封性循环生产模式，排除了任何的后续处理工序，保证了高纯纳米颗粒在织物纤维的均匀分布，提供了基于纳米技术工业化整饰智能织物的基石。

　　需要强调指出的是，此项工艺的独特和创新在于不仅可以用不同纳米材料整饰纺织品的双面，并且纳米材料在纺织品厚度内的沉积量分布可控。前者可以通过简单反转纺织品朝向于气流的一面而达到。纳米材料在纺织品厚度内的沉积量分布的调节可以简单的通过控制气流速度，这样做不仅可以生产出'单面智能织物'(只有一面负载纳米材料，另一面没有任何纳米材料)，并且在纺织品的厚度范围内，可以尽量将纳米颗粒输送的更深， 进而提高智能纺织品的耐洗性能，避免因为洗涤而造成负载纳米颗粒的流失，从而减轻了残存在洗涤液中的纳米颗粒在对环境造成的潜在威胁。提高纺织品的可持续洗涤性能， 也可通过在织物纤维上沉积'单体'纳米颗粒，因为'单体'纳米颗粒可以通过极强的范德华力黏连在纤维表面。这项绿色纳米整饰的智能织物的革命化，必将引领智能织物产业的全球化发展迈进，带来科技，日常生活，工业化的全面发展。

　　来源：中家纺