Zeitschrift für Nanomaterialien und molekulare Nanotechnologie

Multifunktionale Baumwollgewebe mit selbstorganisierten nanotechnologischen Architekturen aus TiO2-Nanopartikelsamen/TiO2-Nanostäben/ZnO-Nanopartikeln/Stearinsäure

Rajapakshe RBSD, Thennakoon CA, Zajid AMA, Rajapakse RMG und Sanath Rajapakse

Im komplexen Alltagsleben moderner Menschen werden immer einfache und zeitsparende Accessoires benötigt, um ihren Alltag bequemer und komfortabler zu gestalten. Bei Kleidungsmaterialien wäre es besonders wichtig, sie mit geringem Energie- und Zeitaufwand sauberer zu machen. Diese Arbeit hat eine neuartige Methode zur Herstellung multifunktionaler Textilien mit antimikrobiellen, selbstreinigenden und superhydrophoben Eigenschaften auf Basis eines nanotechnologischen Ansatzes vorgestellt. Titandioxid-Nanostäbe und Zinkoxid-Nanopartikel wurden zusammen mit selbstassemblierten Stearinsäuremolekülen als nanotechnologische Komponenten verwendet, um Baumwollgewebe diese multifunktionalen Eigenschaften zu verleihen. Die Methode war sehr einfach und kostengünstig, was sie im industriellen Bereich skalierbar und zuverlässig macht. Zur Charakterisierung dieser Nanomaterialien wurden Röntgendiffraktometrie, Röntgenfluoreszenz, Rasterelektronenmikroskopie, UV-sichtbare Spektroskopie und FT-IR-Methoden eingesetzt. Zur Untersuchung ihrer antimikrobiellen Eigenschaften wurden herkömmliche mikrobiologische Methoden eingesetzt. Zur Prüfung der antimikrobiellen Eigenschaften wurden Escherichia coli und Staphylococcus aureus verwendet, da sie gramnegative bzw. grampositive Bakterien darstellen. Die Wasserkontaktwinkel wurden mit optischer Bildgebung gemessen, um die Superhydrophobie zu bestimmen. Als Photokatalysator besitzen TiO2-Nanostrukturen eine ausgezeichnete Fähigkeit, viele organische Substanzen zu verdauen, indem sie reaktive Sauerstoffspezies erzeugen, die durch angeregte Elektronen im Leitungsband und durch stark oxidierende Löcher im Valenzband erzeugt werden. ZnO-Nanopartikel wirken auf ähnliche Weise durch Photokatalyse und töten die mikrobiellen Zellen, indem sie die organischen Bestandteile in der Zellmembran zerstören. Die hervorstehenden Strukturen dieser modifizierten ZnO-Nanostrukturen können die Bakterienzellen durchdringen und sie sogar im Dunkeln zerstören. Ebenso bildete das gesamte System eine bessere Plattform, um ein normales Textilmaterial durch eine einfache Modifikation in ein superhydrophobes, selbstreinigendes und antimikrobielles Gewebe zu verwandeln. Durch die Oberflächenmodifizierung können diese Textilien mehrere Funktionen übernehmen, ohne dabei ihre typischen Eigenschaften wie Tragekomfort und Haptik einzubüßen.