Zijn Regenjassen Verleden Tijd?

Stel je voor: het is het jaar 2035 en het regent al 5 weken op rij (misschien is klimaatverandering toch echt?). Je denkt terug aan de tijd dat je nog last had van regen en lacht. Nu loop je gewoon door de regen, en je wordt er niet nat van. Sterker nog: je bent best blij met de regen, want het spoelt zelfs je kleren uit, waardoor je je was een tijdje kunt uitstellen.

Dit klinkt misschien wat vergezocht, maar wetenschappelijke ontwikkelingen die tot dit soort situaties kunnen leiden, zijn al gedaan. Met behulp van nanotechnologie kunnen stoffen water- en vuilafstotend worden gemaakt. Nanostoffen zullen daardoor veel minder snel vies worden dan huidige stoffen, waardoor ze minder gewassen hoeven te worden. En wie wil er nu niet graag een paar dagen langer de was kunnen uitstellen? Zweet wordt ook afgestoten door zo’n stof, dus stinkende kleding is veel minder een probleem. Ook kunnen gassen nog steeds door de stof reizen, waardoor het ademend is en dus kan worden toegepast voor sportkleding. Hoe werkt dit, vraag je je misschien af? Laten we er meteen in duiken!

Nanostoffen werken op dezelfde manier als bladeren die je om je heen ziet. Neem bijvoorbeeld een lotusblad. Als er een druppel water op het oppervlak van zo’n blad valt, zal het een druppel vormen, zoals in de onderstaande afbeelding. Deze druppel kan gemakkelijk van het bladoppervlak vallen. Om meer in detail te begrijpen hoe dit werkt, moeten we inzoomen op het oppervlak van het blad, tot op nanoschaal. Op nanoschaal kijken we naar nanometers. Een nanometer is heel klein: je eigen haar heeft een dikte van ongeveer 80.000 nanometer, dus het is niet moeilijk voor te stellen waarom je de nanoschaal niet met je eigen ogen kunt zien.

“_MG_2359_web – Rain drops on lotus leaves” by AlexDROP is licensed under CC BY-NC-ND 2.0

Op nanoschaal heeft een lotusblad allerlei structuren, zoals je in onderstaande afbeelding kunt zien. De druppels die je in deze afbeelding kunt zien, zijn veel kleiner dan in de vorige afbeelding. De nanostructuur van de bladeren bevat kleine “pilaren”. Deze structuren zijn zo dicht op elkaar gepakt dat er geen waterdruppels doorheen kunnen. Gassen zoals koolstofdioxide zijn veel kleiner dan waterdruppels, dus ze kunnen er nog steeds doorheen. Dit is belangrijk omdat een plant gassen nodig heeft om energie te maken.

Computer graphic of lotus leaf’s surface. Retrieved from https://asknature.org/strategy/surface-allows-self-cleaning/

Nanostoffen werken in wezen op dezelfde manier als het oppervlak van lotusbladeren. Normale stoffen, zoals degene die je nu waarschijnlijk draagt, bestaan ​​uit geweven draden. Er zitten veel kleine gaatjes tussen die draden. Als je goed naar je kleding kijkt, kun je ze misschien zien. Als het regent, kunnen de regendruppels door deze gaten gaan, waardoor u en de stof nat worden. Op dezelfde manier blijven zweet en vuil in je kleding. Kleding wordt dus snel nat, stinkt of bevlekt en we moeten veel wassen en drogen.

Nanofabrics lossen dit probleem op: dit zijn stoffen die zijn omhuld met nanodeeltjes. Dit leidt tot stoffen met structuren vergelijkbaar met de lotusbladeren. Zogenaamde “nano-whiskers” worden bovenop het oppervlak van reguliere stoffen geplaatst, waardoor ze extreem water- en vuilafstotend zijn. Deze nano snorharen kunnen uit verschillende soorten materialen bestaan. Deze materialen verschillen een beetje in hun effectiviteit om waterafstotend te zijn, sommige werken beter dan andere.

Dus de technologie bestaat. Waarom wordt er dan geen kleding mee behandeld? Allereerst is bewezen dat sommige nanomaterialen schadelijk zijn. Daarom moeten wetenschappers heel voorzichtig zijn en gedegen onderzoek doen naar de veiligheid van nanomaterialen. De afgelopen jaren zijn er veel ontwikkelingen geweest in de nanowetenschap, en zoals Peter Clement zei in de Sustainable Nano Podcast: “een van de nadelen van alle vooruitgang in de wetenschap die we hebben gemaakt [..] in de afgelopen 30 jaar, is dat we nu de macht hebben om de planeet te veranderen op een niveau dat we nog nooit eerder hebben gehad, en we kunnen dat ten goede of ten kwade doen.” Natuurlijk zijn er geen kwade bedoelingen bij de productie van nanostoffen, maar zolang niet kan worden bewezen dat nanomaterialen veilig zijn, worden ze niet in onze kleding verwerkt. “Je moet nadenken over de impact van wat je maakt”.

Bovendien worden er elk jaar meer dan 100 miljard kleding geproduceerd. Als elk van deze kledingstukken zou moeten worden aangepast met nanomaterialen, zou dit veel nanomateriaal vereisen. Dergelijke materialen kunnen op veel grotere schaal worden geproduceerd dan een tijdje geleden. “Industriële toepassingen worden snel ontwikkeld en gecommercialiseerd, wat vaak leidt tot een hogere productiviteit en lagere kosten”, zegt Peter Clement. Toch komt de hoeveelheid nano-snorharen die kan worden geproduceerd lang niet in de buurt van de hoeveelheid kleding die elk jaar wordt geproduceerd. Ook, zoals blijkt uit het citaat van Peter Clements, zijn de kosten van nanofabrics nog steeds een probleem. Door nanomaterialen aan kleding toe te voegen, worden ze duurder, en als ze te duur zijn, kopen mensen ze natuurlijk niet.

Met behulp van verder onderzoek naar veiligheid en verbeterde productieprocessen, zullen de uitdagingen die nanostoffen momenteel beperken snel worden opgelost. Op die manier kunnen we over een paar jaar daadwerkelijk waterafstotende kleding hebben! Dan behoort de look in onderstaande afbeelding tot het verleden.

“Halal german rubbergirl in rainwear” by Pierrehassan Vogel is marked with CC PDM 1.0

Vertaald uit het Engels

Bronnen

Yetisen, A. K. et al. Nanotechnology in Textiles ACS Nano 2016, 10, 3, 3042–3068 https://doi-org.proxy.library.uu.nl/10.1021/acsnano.5b08176

Marmur, A. The lotus effect: superhydrophobicity and metastability Langmuir 2004, 20, 3517– 3519 DOI: 10.1021/la036369u

Cherenack, K.; van Pieterson, L. Smart textiles: challenges and opportunities J. Appl. Phys. 2012, 112, 091301 DOI: 10.1063/1.4742728

Haseeb A. Khan, Rishi Shanker.Toxicity of Nanomaterials BioMed Research International 2015 DOI: 10.1155/2015/521014

Quotes are from Peter Clement, Sustainable Nano Podcast, Episode 9 ‘Seven Stages of Technological Adaptation’.

Image of the nano structure of a lotus leaf is retrieved from https://asknature.org/strategy/surface-allows-self-cleaning/