隨著各國消費者越來越講求衣物的耐穿度與功能性，奈米材料逐漸成為時尚紡織與運動服飾產業的新寵兒。
為了因應市場的需求，許多奈米分子，如銀、氧化鋅（ZnO）、二氧化鈦、二氧化矽，都被用來賦予布料本身沒有的特殊功能。以納米銀來說，它的功能是抑止病菌的滋長。二氧化鈦(TiO2)奈米粒子則是用來抗阻紫外線、分解髒污以及對抗黴菌。
在這篇文章中，我會以氧化鋅（ZnO）奈米粒子為主軸，和你們一起探討這個化學結構如何能為傳統紡織產業帶來極大的附加價值。不過，在我們進一步認識這個奈米粒子的特性與功能前，讓我們先來釐清一下何謂「奈米科技」。
奈米科技是什麼？
奈米科技所指的是運用奈米量級的微觀顆粒來製作材料、設備或是系統結構以提升或加值該物質(Tania & Ali, 2021)。換句話說，任何以奈米粒子做成的產品或韌體服務都可以說是以奈米科技打造而成的。
奈米氧化鋅及其功能
氧化鋅是直徑小於100奈米的白色奈米粉末，可用來吸收太陽光與電燈泡所散發出來的紫外線，同時還能減少病菌感染時所引起的皮膚發炎等問題。
不僅如此，由於氧化鋅的取得成本低、使用上也很安全，所以許多生技產業公司便會用它來開發自家的生技或保健產品，因為儘管是在高溫處理下，奈米氧化鋅的化學結構仍能保持完整且也不會排放出有毒物體。
然而，這並不是說奈米氧化鋅就史上無敵了。舉例來說，當我們把它應用在紡織纖維上時，雖然能創造出抗菌紡織布的效果，但是這個化學解離與重組的過程卻會降低布料本身的抗拉力、抗扯裂與耐磨程度。
Arputharaj等人（2017）即在他們的研究中提到，「塗抹過奈米氧化鋅的純棉布料在抗強拉力上會較沒有經過此方式處理的棉質布料少5.43%的功效」(Tania & Ali, 2021, p.2)。這個研究結果不禁讓我們思想，究竟使用過奈米氧化鋅的布料是否能夠在滿足新功能的同時，也滿足我們原先對於該材質的期待效果，尤其是在穿戴者把布料丟進洗烘衣機清洗後。
多虧化學專家的研究，他們現在已經找到一種能同時賦予布料抗菌的功能又不會減弱其本質的幫手。根據Arputharaj等人（2017）的研究，只要在塗染氧化鋅的同時也加入一款由台灣的紡織化學公司（JIXTEX）所開發的聚乙烯蠟（PE）潤滑劑在布料上，該布料的強拉力與耐磨指數便能保持在原本的狀態，同時又能擁有我們想要的抗菌效果。除此之外，該款PE蠟也能軟化布料原本粗糙的觸感，延續它的使用期限和延展性(Tania & Ali, 2021)。
如何將氧化鋅（ZnO）完整塗抹在布料上？
根據Tania & Ali（2021）的研究，將氧化鋅套用到紡織纖維上的做法與染布的做法雷同，也就是透過高溫熱固著（thermo-fixation）。所謂的熱固著就是指透過高溫加熱的方式（約為90-101° C），把化學原料包覆在材料上面，防止該布料未來在洗滌的過程中變形。
同樣地，要將奈米氧化鋅遮覆在布料上面，布料商就必須透過熱固著技術以三道工序才能把這個化學分子成功套用到布料之中（Tania & Ali, 2021）。
首先，在第一道熱固著程序裏，染布師傅必須先將1%的奈米氧化鋅粒子平均塗抹在布料上面。接著，在第二次的奈米包覆過程中，布料師傅要把剛剛提到的PE潤化蠟倒入氧化鋅染劑中，並以高溫加熱10分鐘。
將氧化鋅套用到紡織纖維上的做法與染布的做法雷同，也就是透過高溫熱固著（thermo-fixation）。
最後，染布師再將1%的氧化鋅混合1%的黏合劑以及10公克的聚乙烯蠟，並平均包覆在布料上面，同時以高溫來回烤過15分鐘。如此一來，這塊原本沒甚麼特殊功能的棉布，便就此搖身一變成為一塊能抗菌的功能性布料了，而且還能有效阻擋紫外線。
現在了解到氧化鋅奈米科技的應用，以及其賦予普通紡織原料的特性和功能後，讓我們再好好看一看身旁的功能性服飾吧！是不是頓時之間對於每一件衣物產生了更深的敬畏之情，因為想不到一塊不甚起眼的紡織品居然需要經過如此多人合作和繁瑣的加工過程？而且也很難想像一個如此渺小的化學元素居然能引起如此大的效用，這或許就是宇宙的造物主的偉大之處。
參考資料
- Arputharaj, A., Nadanathangam, V., Shukla, S. R. (2017). A simple and efficient protocol to develop durable multifunctional property to cellulosic materials using in situ generated nano-ZnO. Cellulose, 24, 3399-3410. https://translate.google.com/website?sl=en&tl=zh-TW&hl=zh-TW&anno=2&prev=search&u=https://doi.org/10.1007/s10570-017-1335-5
- Tania, I. S., & Ali, M. (2021). Coating of ZnO nanoparticle on cotton fabric to create a functional textile with enhanced mechanical properties. Polymers, 13, 1-16. https://doi.org/10.3390/polym13162701