روش‌ها، کاربردها و چالش‌ها در منسوجات برای آینده‌ای پایدار

منسوجات نسل بعدی (Next Generation Textiles “NGTs”) حاکی از یک تغییر پارادایم در صنعت نساجی است که جدیدترین پیشرفت‌ها در مواد، فناوری‌ها و قابلیت‌ها را شامل می‌شود. دنیای پویای منسوجات در حال گذار خارق‌العاده‌ای است و NGTs آغاز کننده آن هستند. این مقاله مکانیسم‌ها، مشکلات، پیشرفت‌های کنونی و فرصت‌های بالقوه آتی مرتبط با این NGTs را مورد بحث قرار می‌دهد و حوزه‌های نانوتکنولوژی، چاپ سه‌بعدی، بازیافت، لباس‌های الکترونیک، ماشین لرنینگ، بیومیمیکری و تولید انرژی‌های جدید را بررسی می‌کند. علاوه بر این، پایداری، عملکرد، یکپارچه‌سازی هوشمند، تکنیک‌های ساخت پیشرفته و کاربری چندگانه به‌عنوان مشخصه‌های اصلی این تغییرات مورد بحث قرار می‌گیرند تا یک روش‌ کلیدی غلبه بر چالش‌های پیش‌ رو اتخاذ و تبادل دانش، و یکپارچه‌سازی منابع خارجی منجر به دستیابی به مقیاس‌پذیری، تولید انبوه و کنترل هزینه‌ها گردد.
۱ مقدمه
با توسعه فناوری و تغییر نیازهای مصرف کننده، منسوجات نقش مهمی در تعیین آینده مد، پایداری و عملکرد و بر همین اساس تولید اکنون باید عملکردی‌، راحت و همچنین پایدارتر باشد. هدف اولیه منسوجات محافظت در برابر باران و سرما بود. بعدها در تاریخ، لباس‌ها ملاحظات زیبایی‌شناختی را نیز در بر گرفتند. در سال های اخیر، منسوجات هوشمند و تعاملی به عنوان نسل جدیدی از پارچه‌های نساجی معرفی شده‌اند. منسوجات نسل بعدی (NGTs) نشان دهنده یک تغییر پارادایم در صنعت نساجی هستند که جدیدترین پیشرفت‌ها در مواد، فناوری‌ها و قابلیت‌ها را شامل می‌شوند. این منسوجات در تلاش‌اند تا نیاز به پایداری، عملکرد پیشرفته، قابلیت‌های هوشمند و تطبیق‌پذیری را برآورده کنند و آنها را در خط مقدم نوآوری در صنایع نساجی و پوشاک قرار دهند. این منسوجات فراتر از پارچه‌های سنتی هستند و جنبه‌هایی مانند حسگرهای هوشمند، مواد واکنش‌دهنده (ریسپانسیو)، اجزای پایدار و پوشش‌های کاربردی را در خود جای می‌دهند. علاوه بر این، اتحادیه اروپا یک ابتکار فوق‌العاده برای شکل دادن استراتژی جدیدی با هدف پایدار کردن تمام منسوجات اتخاذ نموده‌است.
در سال های اخیر، NGTs بیشتر و بیشتر به فناوری نانو وابسته شده‌اند. نانوتکنولوژی برای ایجاد پارچه‌ها و لباس‌هایی با خواص ضدباکتریایی پایدار، مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش، رسانای الکتریکی، نوری، آبگریز و ضد شعله استفاده شده است. طیف گسترده ای از عملکردها، از جمله برداشت و ذخیره انرژی، سنجش، انتشار دارو و اپتیک، اکنون توسط سیستم‌های مبتنی بر نانومواد مبتنی بر نساجی هوشمند انجام می‌گردد. علاوه بر کاربرد قابل توجه در صنعت مد، این فناوری‌ها برای استفاده گسترده‌تر در برنامه‌های نظامی، مراقبت‌های بهداشتی و مهار انرژی در حال گسترش هستند. روش دیگر چاپ سه بعدی است که می‌تواند نقش گسترده‌ای در منسوجات نسل بعدی داشته باشد. چاپ سه بعدی را می‌توان به عنوان الیاف الاستیک قابل کششو تک رشته ترموپلاستیک برای منسوجات هوشمند، که انعطاف پذیر و رسانا هستند، استفاده کرد . مطالعه‌ بر روی پارچه‌های نساجی زیستی که از جلبک‌ها، قارچ‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها مشتق شده‌اند، نشان داد که این روش مهندسی زیستی، پارچه‌های نساجی را به سطح بعدی می‌برد . فناوری جمع‌آوری انرژی می‌تواند در منسوجات گنجانده شود تا ابزارهای الکترونیکی پوشیدنی و اینترنت اشیا (IoT) را تامین کند. چنین پارچه‌های نسل بعدی می‌توانند انرژی را با فناوری برداشت جذب و ذخیره کنند . به طور مشابه، بسیاری از فناوری‌ها برای NGTs معرفی شده‌اند، اما نگرانی اصلی پایداری است.
این مقاله مروری به بحث پایداری و سایر جنبه‌های اصلی مرتبط با NGTs می‌پردازد. همچنین، موانع مرتبط با منسوجات سنتی و توسعه زمانی منسوجات نشان داده است که سایر مقالات مروری به آن اشاره‌ای نکرده‌اند. با توجه به شکاف تحقیقاتی، این مقاله تکنیک‌هایی مانند فناوری نانو، پرینت سه‌بعدی، بازیافت، مهندسی زیستی و غیره را بررسی می‌کند که با چالش‌ها و توصیه‌هایی برای پایدار کردن آن برای شکل‌گیری منسوجات نسل بعدی قابل اجرا هستند. علاوه بر این، چالش‌های زیادی برای تبدیل منسوجات سنتی به منسوجات پیشرفته وجود دارد که در مقالات مروری موجود به طور جامع به آنها اشاره نشده است. با وجود آن، چالش‌های احتمالی مرتبط با تبدیل منسوجات پیشرفته از منسوجات سنتی در اینجا ذکر شده است. محققان قبل از طی کردن مسیر باید نگران هزینه، مقیاس پذیری، ایمنی، رفتار مصرف‌کننده نسبت به محصول و تأثیرات زیست محیطی باشند. نویسنده در این مقاله مروری، چشم‌اندازهای آینده در مورد NGTs، مانند دستیابی به پایداری، سفارشی‌سازی، و ویژگی‌ها و عملکردهای ایمنی بیشتر را مورد بحث قرار داده است. هدف این مقاله ارائه یک تحلیل کامل از پیشرفت‌ها و روندهای فعلی نساجی است تا راه را برای پیشرفت‌های فناوری آینده NGTs با حفظ پایداری به سمت دنیای سبزتر هموار کند.

شکل ۱. توسعه زمانی منسوجات در طول قرن‌ها.

از لباس‌های اولیه دوران ماقبل تاریخ تا مواد پیشرفته قرن بیست و یکم، منسوجات به طور مستمر متناسب با نیازهای بشر و پیشرفت‌های فنی تکامل یافته‌اند. در تمدن‌های باستانی، منسوجاتی مانند کتان، پنبه و ابریشم در کانون توجه قرار گرفتند و هویت‌های فرهنگی و مسیرهای تجاری جهانی را ایجاد کردند. قرون وسطی برتری پشم را به ارمغان آورد، در حالی که رنسانس بافندگی مکانیزه را معرفی کرد و صنعتی شدن را ترویج کرد. قرن ۱۹ توسعه رنگ‌های مصنوعی و انقلاب چرخ خیاطی را به همراه داشت و قرن بیستم شاهد انقلاب الیاف مصنوعی، ظهور منسوجات فنی و ظهور چاپ دیجیتال بود. تمرکز قرن بیست و یکم بر روی منسوجات هوشمند، ادغام منسوجات با الکترونیک، فناوری نانو و پایداری بود و مرزهای نوآوری را جا به جا کرد. این سیر تاریخی نشان می‌دهد که چگونه منسوجات بافته شده در تار و پود تاریخ بشری، پیوسته با زمان‌، نیازها و تغییرات سازگار شده‌اند. پیشرفت تاریخی منسوجات نشان می‌دهد که چگونه خلاقیت بشر و پیشرفت فناوری به طور مداوم ساخت و عملکرد منسوجات را تغییر داده است. پیشرفت‌های نساجی در شیوه‌های پایدار، مواد نوآورانه و فناوری هوشمند همچنان به شکل‌دهی آینده تجارت نساجی ادامه می‌دهد. علاوه بر این، منسوجات معمول نگرانی‌های از جمله تأثیر زیست‌محیطی قابل‌توجه، تولید شیوه‌های نادرست، وابستگی به منابع کمیاب، سودمندی محدود، عدم پایداری، و مسائل مربوط به مصرف مواد شیمیایی، شرایط کارگران، و آگاهی مصرف‌کننده را نیز دارند. این موانع نشان‌دهنده نیاز به رویکردی نوآورانه‌تر و زیست‌محیطی‌تر برای تولید، استفاده و دفع پارچه است. صنعت نساجی با استقبال از پیشرفت‌های فناوری، اجرای شیوه‌های پایدار و ارتقای آگاهی، می‌تواند این مشکلات را کاهش دهد و فرصت جدیدی برای منسوجات مسئولانه‌تر و آینده‌نگر ایجاد کند.
۲ جنبه کلیدی NGTs
جنبه های کلیدی NGTs در این بخش مورد بحث قرار گرفته است و شکل ۲ به طور خلاصه آن را نشان می‌دهد.

شکل ۲. نمودار شماتیک جنبه‌های کلیدی NGTs.

۲-۱ پایداری
با استفاده از مواد پایدار، انرژی تجدیدپذیر، و تکنیک‌های تولید مسئولانه برای کاهش اثر کلی زیست‌محیطی، NGTs اولویت بالایی برای پایداری قائل هستند. به طور خاص، ال نگار و همکارانش یک سواب پنبه‌ای مخصوص تهیه کردند که می‌تواند pH عرق را برای مراقبت‌های بهداشتی و آزمایشات بررسی کند. آنها از ماده‌ای استخراج شده از نوعی کلم برای رنگ کردن پنبه و تغییر رنگ آن بر اساس PH استفاده کردند. فرآیند رنگرزی بر کیفیت پارچه و همچنین پایداری محصول تأثیری نداشت. یین و همکاران به بررسی امکان استفاده از منسوجات پیشرفته برای البسه روزمره پرداختند. تبدیل انرژی بیومکانیکی، بیوشیمیایی و گرمایی بدن به سیگنال‌های الکتریکی برای نظارت طولانی مدت و سریع شرایط فیزیولوژیکی مفید است و می‌تواند مصرف انرژی را کاهش و پایداری را افزایش دهد. علاوه بر این، با الهام از عضلات ماهیچه‌ ویراموتو و همکارانش با استفاده از تکنیک‌های تولید سازگار با محیط‌زیست، وسایل الکترونیکی پوشیدنی را تولید کردند که مستحکم، انعطاف‌پذیر و مقاوم به فشار هستند و در استخراج انرژی، روشنایی و دستکش‌های هوشمند کاربری دارند.
۲-۲ ارتقا عملکرد
با استفاده از فناوری پیشرفته، این منسوجات برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند و ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر آب، اثرات ضد باکتریایی، مقاومت در برابر شعله و تنظیم دما با استفاده از افزودنی ها، به آن‌ها اضافه شده‌است. به عنوان مثال، کوارتینلو و تیم تحقیقاتی او یک پانسمان زخم سازگار با محیط زیست با استفاده از ترکیبات پنبه/پت پر شده با نانوکپسول‌های فیبروئین آلبومین/ابریشم حاوی عوامل ضد میکروبی طبیعی توسعه دادند. علاوه بر این، ژائو و همکاران از یک حسگر نساجی هوشمند قابل اطمینان در طولانی مدت استفاده کردند که از نخ نایلونی انعطاف‌پذیر با نانولوله‌های کربنی پلی آنیلین تولید شد. این سنسور در تشخیص نیرو و پاسخگویی آنی دقیق بود و قابلیت بازیافت و دوام بیشتری داشت که منجر به آینده ای سبزتر خواهد شد. در راستای تولیدات عملکردی پایدار همچنین، یک پوشش جدید از نانولوله‌های کربنی با قابلیت ممانعت در برابر امواج مایکروویو و اشعه ماوراء بنفش توسط جگادشواران از ترکیب تیتانات آهن تهیه شد.
۲-۳ ادغام ویژگی‌های هوشمند در پوشاک
منسوجات هوشمند با قابلیت‌های اتصال به اینترنت برای فناوری‌های قابل پوشیدن، نظارت بر سلامت و خانه‌های هوشمند ضروری هستند، زیرا برای درک، واکنش و تعامل با محرک‌های اطراف یا داده‌های انسانی ساخته شده‌اند. وانف، و همکاران گجت‌هایی برای ذخیره یا تولید انرژی طراحی کردند که جریان الکتریسیته را هدایت و با حفظ انرژی، مصرف را کاهش دهند. حسگرهای پارچه‌ای پیشرفته در بررسی علائم فیزیولوژیک نیز نقش دارند. کاپینری و همکارانش از این نوع حسگرها در یک کفش ورزشی مخصوص دویدن استفاده نمودند که برای ردیابی تعداد گام‌ها به ساعت هوشمند متصل می‌شود. این حسگر می‌تواند استفاده از منابع، مانند تنظیم سیستم‌های گرمایش یا سرمایش را، به‌طور هوشمندانه‌تر بهینه کند.
۲-۴ تکنیک های پیشرفته ساخت
NGTS با تکنیک‌های پیشرفته تولید مانند چاپ سه بعدی، ساخت زیستی و چاپ دیجیتال منسوجات تولید می‌شوند که انعطاف پذیری طراحی، سفارشی‌سازی و دقت را موجب می‌شوند. وو و همکاران به بررسی استفاده از پوشش‌های فلزی انعطاف‌پذیر در لباس‌که نرمی، کشسانی و رسانایی داشته باشد، پرداختند. آن‌ها همچنین، نخ‌های نانوالیافی را ایجاد کردند که بسیار کوچکی بوده و بافت طبیعی بدن را شبیه‌سازی می‌کنند. این کار را می‌توان برای تولید محصولات جراحی بهتر که پایدار و سازگار با محیط زیست است به کار برد.
۲-۵ چند منظوره بودن
با ادغام عملکردهای متعدد در یک ماده واحد، NGTs قادرند تا از ازدیاد مراحل درمان و درمان‌های چند مرحله‌ای جلوگیری کنند. گائو و همکاران پارچه بی‌بافت پنبه‌ای چند منظوره‌ای را ایجاد کردند که مانع تداخل الکترونیکی، رشد میکروارگانیسم و نفوذ آب است. افزون بر این، این پارچه با توانایی خودتمیزکنندگی در کاهش انرژی و مصرف مواد شیمیایی نقش دارد. یک پارچه پنبه‌ای هوشمند دیگر توسط الهالوانی و همکاران با بهره‌گیری از نانوکامپوزیت‌های پلی آنیلین/روی/آلومینیوم توسعه داده شد که این منجر به خاصیت ضدمیکروبی و همچنین محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش گردید. در جهت کاهش مصرف انرژی، گوس و همکارانش با استفاده از ترکیبی از مواد منحصر به فرد بر روی پشم مرینوس و نایلون، پارچه‌ای مقاوم در برابر آب و بسیار سبک توسط کردند. این پارچه هوشمند می‌تواند سیگنال ها را مسدود و الکتریسیته را هدایت کند و گرما را از خود عبور دهد.
۳ روش‌های آماده‌سازی NGTs
چندین استراتژی برای افزایش کاربرد، پایداری و عملکرد منسوجات نسل بعدی مورد بررسی قرار گرفت. این استراتژی ها شامل موارد زیر است:
۳-۱ فناوری نانو
ادغام نانو الیاف، نانوذرات و نانو پوشش‌ها در منسوجات برای افزایش خواص آن‌ها مانند افزایش استحکام، دوام، آب‌گریزی و خواص ضد میکروبی صورت گرفته‌است. باقرزاده و همکاران از N، N-dimethylformamide DMF برای حل کردن پلی‌اکریلونیتریل (PAN) در الکتروریسی (۱۰-۱۸٪ وزنی) استفاده کردند. در این روش یک سرنگ، سوزن، پمپ و منبع ۰-۲۵ اینچ کیلوولت به صورت افقی تنظیم و استفاده شد. در ولتاژ ۱۴ کیلو ولت، جت سوزن را ۱۲ سانتی متر به سمت یک کلکتور حرکت داده و نانوالیاف را روی بستر تشکیل می‌دهد. همانطور که در شکل ۳ (a) نشان داده شده است، محلول‌هایی با ۰.۳ اینچ میلی لیتر در ساعت برای تشک یکنواخت تغذیه شدند و آنها توانستند پارچه‌های نانولیفی الکتروپروپ چندلایه (MENMEF) را با ویژگی‌های مقاوم در برابر باد و آب تولید کنند که بر اساس گزارشات عملکرد بهتری از گورتکس از خود نشان دادند. همچنین، سان و تیم تحقیقاتی او محلول پلی وینیل الکل (PVA) را با ترکیب ۹۰ گرم آب دیونیزه شده با ۱۰ گرم پودر PVA ایجاد کردند. این کار با استفاده از یک سیستم الکتروریسی مخصوص انجام شد که شامل منبع ولتاژ بالا، اسپینرت، غلتک دوار و موارد دیگر بود. در رطوبت نسبی ۲۵ و ۳۵ درصد، محلول PVA در ۵۰ اینچ کیلوولت به مدت دو ساعت الکتروریسی شد. پارچه نانوالیاف PVA حاصل شده به مدت ۱۲ ساعت در دمای ۳۰ درجه سانتی‌گراد در خلاء خشک شد و در نهایت یک پارچه نانوالیاف الکتروریسی شده قابل تنفس و انعطاف‌پذیر ایجاد کرد. علاوه بر این، لیبرتینو و همکاران از فناوری نانو در طراحی و ایجاد نانوذرات حسگر پوشیدنی برای پارچه‌های هوشمند استفاده نمودند. آن‌ها یک سیستم پوشیدنی ایجاد کردند که می‌تواند انواع آنالیت‌ها را شناسایی کند و شرایط محیطی با استفاده از فناوری نساجی هوشمند به طوری ایجاد می‌شود که حسگرهای سبک وزن و انعطاف‌پذیر را در پارچه‌ها ترکیب می‌کند. ترکیب فناوری نانوتکنولوژی و مهندسی نساجی سازگاری را از طریق تغییر رنگ همراه با امکان استفاده‌های متعدد ممکن می‌کند.

شکل ۳. نمودار شماتیک روش‌های مختلف تولید NGTs (a) الکتروریسی. (b) چاپ سه بعدی؛ (c) منسوجات هوشمند و کاربردی؛ (d) منسوجات مهندسی زیستی؛ (e) مواد پایدار و بازیافتی؛ (f) ادغام فناوری پوشیدنی.

۳-۲ چاپ سه بعدی
استفاده از فناوری ساخت بر مبنای مواد افزودنی برای ساخت پارچه‌هایی با طرح‌های پیچیده و قابل تنظیم، به حداقل رساندن ضایعات و امکان نمونه‌سازی سریع، همانطور که در شکل ۳ (b) ترسیم شده است. برای مثال، کروگر و همکارانش از مدل‌سازی رسوب ذوبی (FDM) برای چاپ منسوجات سه بعدی استفاده نمودند و با استفاده از چاپگر RepRap X400 آلمان، مواد ترموپلاست انعطاف‌پذیر را بر روی منسوجات چاپ می‌نمودند. در پارچه‌های بافته شده، استحکام چسبندگی با توجه به ویژگی‌های سطحی تحت تأثیر ویژگی‌های منسوج ارزیابی می‌گردد. تست چسبندگی با استفاده از دستگاه Zwick Roell مطابق با استاندارهای DIN 53530 صورت پذیرفت که در طی آن چاپ توسط یک نازل ۰.۵ میلیمتری در محدوده‌ای به ابعاد ۱۵۰ در ۵۰ میلیمتر، با ضخامت لایه ۰.۳ میلیمتر و زاویه پر شدن ۴۵ درجه انجام شد. نازل و بستر چاپ هر دو به ترتیب بین ۲۱۰ تا ۲۲۰ و ۷۰ تا ۳۵ درجه سانتیگراد بودند. علاوه بر این، بررسی‌هایی بر تولید منسوجات هوشمند انعطاف‌پذیر با قابلیت پاسخ‌دهی به محرک‌های الکتریکی، فوتونیک و مکانیکی نیز با استفاده از چاپ سه بعدی و جوهرهای ترکیبی نانوفیبریل‌های سلولزی اکسید شده (TOCNFs) و Ti3C2 MXene ساخته شده‌اند.
این مواد کاربردهای بالقوه‌ای در لباس‌های هوشمند، تناسب اندام و رابط کاربری برای ماشین‌ها دارند. علاوه بر این، پنگ و همکاران یک چاپگر سه بعدی منحصر به فرد را معرفی کردند که به منظور تولید طرح‌های قابل تغییر شکل استفاده می‌گردد. برای مجسمه‌های سه بعدی ساخته شده از پارچه، این تکنیک شامل ساخت لایه‌ای است به این صورت که پارچه از پایین به یک تخت برش ثابت در بالا با استفاده از آرایش تخت برش معکوس تغذیه می‌شود و سپس توسط یک سر چاپ متحرک مجهز به لیزر و یک دیسک فلزی بریده و چسبانده می‌شود. یک پلتفرم باندینگ متحرک برای اتصال محصول نهایی در زیر سر چاپ استفاده می‌شود. با این حال، چاپگرهای سه بعدی انرژی زیادی مصرف می‌کند که می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای و اثرات تغییرات آب و هوایی را افزایش دهد. برای غلبه بر این محدودیت می‌توان از منابع انرژی تجدیدپذیر خورشیدی یا بادی استفاده کرد. مروری بر حوزه‌های کاربردی منسوجات مبتنی بر چاپ سه بعدی، مزایا و توصیه‌هایی برای آینده پایدار در جدول ۱، مدخل ۵ خلاصه شده است.
۳-۳ تولید منسوجات هوشمند و کاربردی
استفاده از مواد هوشمند، مانند الیاف رسانا و حسگرها، برای تولید منسوجات با عملکرد بهبود یافته صورت می‌پذیرد. این مواد می‌توانند دمای بدن را کنترل کنند، رطوبت را تشخیص دهند، عایق باشند و حتی از طریق حرکت برق تولید کنند. در این مطالعه، یک ماده همه کاره با رسانایی الکتریکی، محافظ تداخل الکترومغناطیسی، هادی حرارتی، آبگریز و مقاوم در برابر تنش مکانیکی و شیمیایی با ترکیب PEDOT: PSS و اکسید گرافن (rGO) با وزن فوق سبک، ایجاد شد. منسوجات کامپوزیتی نایلون یا پشم مرینو به عنوان یک سوئیچ حساس به لمس، مواد مقاوم در برابر شوک الکتریکی و الکترومغناطیسی و همچنین بستر ارتباط بی‌سیم عمل می‌کند که در شکل ۳ (c) نشان داده شده است. علاوه بر این، وانگ و همکارانش مواد فیبری کاربردی را معرفی کردند که با تغییرات دما، فشار و سایر عوامل محیطی سازگارند. استفاده از هم‌الکتروریسی به منظور ایجاد ویژگی‌های مشتق‌شده از نانوذرات به مواد فیبری می‌تواند برای استفاده در اهداف مکانیکی، الکتریکی، مغناطیسی، نوری و غیره طراحی شود. با این حال، مدیریت نادرست مواد شیمیایی که برای تولید چنین منسوجاتی استفاده می‌شود می‌تواند برای محیط زیست مضر باشد. فرآیند تولید مناسب و روش یک مرحله‌ای می‌تواند تأثیرات آن بر محیط را کاهش دهد.
۳-۴ بازیافت پوشاک پس از مصرف
پتانسیل بازیافت لباس‌های دست دوم فرصتی حیاتی برای کاهش اثرات زیست محیطی صنعت نساجی به شمار می‌رود. بازیافت پوشاک پس از مصرف به دلیل آگاهی بیشتر مردم از مشکلات ناشی از ضایعات نساجی و نیاز به روش‌های پایدارتر اهمیت پیدا کرده است. روش‌های مختلف بازیافت پوشاک پس از مصرف در شکل ۴ نشان داده شده است.

شکل ۴. نمودار شماتیک روش‌های رایج بازیافت پوشاک پس از مصرف (a) بازیافت مکانیکی. (b) بازیافت شیمیایی؛ (c) به‌یافت؛ (d) بازیافت پارچه به پارچه.
۳-۴-۱ بازیافت مکانیکی

با استفاده از این روش، منسوجات فرسوده را به صورت مکانیکی به الیافی تبدیل می‌کنند که می‌توان از آنها در تولید نخ و پارچه جدید بهره برد (شکل ۴). بازیافت مکانیکی اغلب برای لباس‌های پنبه‌ای و پشمی استفاده می‌شود، با این حال، این روش ممکن است برای منسوجات با الیاف مخلوط به دلیل تفاوت در ویژگی‌های الیاف دشوار باشد. هر دو روش بازیافت پشم به صورت حلقه باز و بسته توسط راسل و همکاران بررسی شد. استفاده از روش حلقه باز دفن زباله را کاهش می‌دهد و با تبدیل مکانیکی لباس‌های استفاده شده به الیاف برای تولید پارچه‌های بی‌بافت، پایداری را ارتقا می‌دهد. روش حلقه بسته نخ‌های پشمی بازیافت شده را به لباس های قیمتی تبدیل می‌کند. استفاده از پشم بازیافتی هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و به ویژه برای بافندگی ضروری است. علاوه بر این، پیش‌بینی می‌شود که نیاز به کامپوزیت‌های بازیافتی پیشرفته به صورت ۱ بعدی (نخ، الیاف)، دو بعدی (بافته شده، پارچه‌های بافتنی) و ساختار سه بعدی (پارچه‌های اسپیسر، پارچه‌های دو پارچه) در آینده افزایش یابد.
۳-۴-۲ بازیافت شیمیایی
بازیافت شیمیایی، انواع فرآیندهای شیمیایی را در بر می‌گیرد که در طی آن‌ها منسوجات به اجزای مولکولی سازنده تجزیه می‌شود (شکل ۴). این روش برای پوشاک پلی‌استر و نایلون مناسب است و می‌تواند چالش‌های مرتبط با منسوجات ساخته شده از الیاف مخلوط را مدیریت و مواد خام مناسب برای تولید الیاف جدید را فراهم کند. استخراج نانوسلولز و ترکیب آن با مواد بازیافتی از زمینه‌های جالب توجه برای محققان است. علاوه بر این، بازیافت شیمیایی روش دیگری برای تبدیل ضایعات منسوجات به اجزای کاربردی به شمار می‌رود که معمولاً در کاغذسازی، استخراج سلولز، تولید نانوسلولز و نانوکریستالی سلولز و توسعه جاذب‌ها، الکترودها و ابرخازن‌ها استفاده شده‌است. از سوی دیگر، به دلیل خروجی بالای الیاف پایه مانند جوت و کنف، استفاده از آنها در تهیه مواد آندی برای باتری‌های لیتیومی یونی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیقات صورت گرفته از CuCl2 برای تولید مواد متخلخل از الیاف جوت به عنوان آند باتری‌های لیتیوم یونی استفاده شده‌است و انتظار می‌رود این روش ساخت، استفاده از مواد حاوی کربن زیستی را در باتری‌های لیتیوم یونی و سدیمی افزایش دهد.
۳-۴-۳ به‌یافت
به‌یافت، یا آپ‌سایکلینگ، با مصرف کمتر منابع و تاثیرات زیست محیطی، زباله‌ها را به محصولات باکیفیت تبدیل می‌کند. این رویکرد از فلسفه “گهواره به گهواره” پیروی می‌کند و به ترویج استفاده از روش‌های پایدار می‌پردازد. کسب‌وکارهای نوآور از ضایعات نساجی برای توسعه کالاهای جدید، مشاغل سبز و ارزش دادن به برند استفاده می‌کنند. تلی و گروه تحقیقاتی‌اش دوازده محصول نساجی را با استفاده از فرآیندهای مختلف، از جمله شستشو در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد به مدت یک ساعت، لایه‌برداری با تغییرات دما، سفید کردن با سیلیکات سدیم و هیدروکسید سدیم در دمای ۸۰ تا ۸۵ درجه سانتی‌گراد، سفید کننده H2O2، رنگرزی، چاپ اسکرین، دوخت، گره زدن و رنگ‌آمیزی، به محصولاتی مانند طناب، روسری، کیف و دستمال تبدیل کردند. این مطالعه بر این نکته تأکید می‌کند که چگونه منسوجات ضایعاتی می‌توانند به اقلام مختلفی تبدیل شوند که به محیط زیست آسیب نمی‌رسانند. بسته به پیچیدگی فرآیند به‌یافت، این امر بر استفاده از منابع و محیط تأثیر جدی دارد.
۳-۴-۴ بازیافت پارچه به پارچه
این استراتژی بر بازیافت انواع منسوجات خاص در لباس‌های جدید تأکید دارد و با جلوگیری از تخریب کامل مواد، امکان استفاده موثرتر از منابع و انرژی را فراهم می‌کند (شکل ۴). به عنوان مثال، پردازش مجدد جین مستلزم خرد کردن جین قدیمی به الیاف برای استفاده در تولید مواد جین تازه است. در این روش لباس‌های جین قدیمی جمع‌آوری و دسته‌بندی می‌شوند و سپس آن‌ها را برای جدا کردن اجزای پارچه‌ای و غیرپارچه‌ای تجزیه، الیاف پنبه را از پارچه استخراج و الیاف پنبه را با پلی‌استر بازیافتی یا بکر برای استحکام مخلوط می‌کنند. در ادامه فرآیند این ترکیب را در طی ریسندگی به نخ تبدیل و پارچه جین جدیدی بافته می‌شود. مراحل رنگرزی با استفاده از روش‌های سازگار با محیط زیست صورت گرفته و مراحل برش، دوخت، کنترل کیفیت و توزیع محصولات محقق می‌شوند. این تلاش‌ها باعث ترویج شیوه‌های پایدار، آموزش مصرف‌کنندگان، به حداقل رساندن زباله و شیوه های سازگار با محیط زیست می شود.
۳-۵ مهندسی زیستی
تولید منسوجات از موجودات زنده یا توده‌های زیستی، شامل مواد مشتق شده از باکتری ها، قارچ ها یا جلبک ها، با استفاده از مهندسی زیستی قابل اجراست.شیروس و همکارانش با انتخاب یک مشخصه بیولوژیکی، مکان‌یابی پروتئین مربوطه، مهندسی آن، و قرار دادن آن در منسوجات، کیفیت منسوج را در مقیاس نانو بهبود بخشیدند. با این حال، کشت موجودات زنده مختلف مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها یا جلبک‌ها ممکن است تهدیدی برای محیط زیست باشد و در درازمدت باعث از بین رفتن تنوع زیستی شود و لازم است تا تحقیقات بیشتری در این مورد صورت پذیرد.
۳-۶ مواد پایدار و بازیافتی
کاهش اثرات زیست محیطی تولید منسوجات با استفاده از مواد سازگار با محیط زیست و پایدار در شکل ۴ نشان داده شده است. این امر مستلزم بازیافت بطری‌های پلاستیکی به الیاف پلی‌استر یا بهره‌گیری از الیاف طبیعی مانند کنف و بامبو است. لی و همکاران با استفاده از ضایعات نساجی پنبه و پلی استر ۶۰/۴۰ و آنزیم‌های سلولاز و گلوکوزیداز به همراه سدیم هیدروکسید/اوره منجمد فرآیند اقدام به فرآیند بازیافت نمودند. ضایعات نساجی در یک محلول پایه در دمای ۲۰- درجه سانتیگراد به مدت شش ساعت قبل از شستشو و خشک شدن قرار می‌گیرند. از آنزیم‌های سلولاز و گلوکوزیداز برای انجام هیدرولیز آنزیمی استفاده می‌شود و بارگذاری بستر بین ۱ تا ۷ درصد (وزن/حجم) در دمای ۵۰ درجه سانتیگراد در طول هیدرولیز متغیر است. نمونه‌ها برای تجزیه و تحلیل در زمان‌های مختلف در طول فرآیند هیدرولیز ۹۶ ساعته جمع‌آوری می‌شوند. از طریق فرآیند ریسندگی مذاب، پلی استر بازیافت شده از ضایعات نساجی را می‌توان به الیاف جدید تبدیل نمود. با استفاده از این فرآیند بازیافت، الیاف به شیوه‌ای پایدار و کم مصرف تولید می‌شوند که به طور بالقوه اثرات زیست محیطی روش‌های تولید پت معمولی را کاهش می‌دهد. الیاف چند رشته‌ای کوتاه با قطر حدود ۳۰ متر از الیاف پت بازیافت شده تولید شده‌اند که به عنوان یک گزینه سازگارتر با محیط زیست و مقرون به صرفه برای الیاف پلی پروپیلن و آزبست در بتن استفاده می‌شوند. تیم تحقیقاتی دیگری از بازیافت منابع زیستی مانند الیاف پوسته ذرت همراه با پلی استر استفاده کردند، که ممکن است جایگزینی پایدار برای مصالح ساختمانی سنتی، به عنوان مثال چوب، باشد. کامپوزیت‌های الیاف پوسته ذرت و پلی استر در نسبت‌های حجمی مختلف تحت فشار دادن و حرارت ایجاد شدند که ویژگی‌های مکانیکی، جذب آب و واکشیدگی ضخامت این کامپوزیت ها برای مصارف خاص مطلوب است. این الیاف کیفیت بتن مانند چقرمگی شکست را بهبود می بخشد و به ترویج روش‌های ساختمانی سازگار با محیط زیست کمک می کند. همچنین، حسین و تیم تحقیقاتی‌اش بطری‌های پت را به منظور تولید غشاهای نانوالیافی الکتروریسی شده مناسب برای فیلتر هوا بازیافت کردند. منسوج حاصله دارای الیاف یکنواخت، استحکام بالا، آب‌گریزی، قابلیت شستشو و راندمان فیلتر ذرات ۹۷.۰۴ درصد برای ذرات ۰.۳ میکرومتر بود و از این رو انتخاب ایده‌آلی برای ماسک صورت، تهویه مطبوع و فیلترهای هوای خودرو به شمار می‌رود. علاوه بر این، در مطالعه‌ای دیگر بر روی عایق‌ها از پت، الیاف ضایعاتی و پشم بکر برای جذب گرما و کاهش صدا استفاده کرده‌اند. الیاف ضایعات و الیاف پشم بکر به نسبت ۱:۱ برای ایجاد مواد بی‌بافت پشم (WNMs) ترکیب شدند. برای تغییر ضخامت، این الیاف در تراکم‌های مختلف (۲۰ تا ۵۰۰ پانچ بر سانتی‌متر مربع) به صورت موازی قرار ‌گرفتند و با سوزن سوراخ ‌شدند. بر روی یک یا چند طرف سوزنی پانچ شده از WNM های تولید شده، منسوجات پلی استر نبافته نازک (TNP) اعمال شد. هدف این مطالعه تنظیم ضخامت برای کاربردهای خاص بود.
۳-۷ ادغام فناوری‌های قابل پوشیدن
ترکیب الکترونیک و فناوری‌های قابل پوشیدن به طور مستقیم در پارچه‌ها برای ایجاد لباس‌های هوشمند استفاده شده‌اند که می‌تواند سلامتی را کنترل کند، فعالیت بدنی را ردیابی کند، و عملکردهای مختلف دیگری را ارائه دهد. به منظور ایجاد مدارهای پایه، حامدی و همکارانش الیاف نساجی را با PEDOT: PSS و یک الکترولیت پلیمری جامد خاص پوشش دادند. چگالی ادغام بالا گزارش شد (احتمالاً تا ۱۰۰۰۰۰ ترانزیستور در هر سانتی متر مربع با فیبرهای ۱۰ اینچ) اما مشکلات سرعت سوئیچینگ پایین و قابلیت اطمینان همچنان ادامه داشت و آنها را برای عملکردهای کلیدی در سنسورها یا ایمپلنت‌ها برای ضبط متوالی داده‌ها مناسب می‌کرد. لیو و همکاران بر فرآیندهای تولید و مکانیسم‌های سنجش حسگرها، با تمرکز ویژه بر نحوه انتقال الیاف/نخ و پارچه دوبعدی مطالعه کردند. بافت انعطاف پذیر و ساختار منحصر به فرد این ساختارهای ۱ و ۲ بعدی موجب انعطاف‌پذیری، وزن سبک، نفوذپذیری خوب هوا و ادغام مناسب با لباس‌ها گشت. خالد و همکاران در حوزه نانومواد و ریزساختارهای مرکب جدید و همچنین پیشرفت در حسگرهای فشار انعطاف‌پذیر برای کاربردهای پوشیدنی بررسی‌هایی انجام دادند. بررسی دیگری توسط لیو و همکاران بر نانومواد، ریزساختارهای مرکب و پیشرفت‌های فعلی در فیبر هوشمند و حسگرهای فشار پوشیدنی مبتنی بر منسوجات تمرکز کرد. این مواد، ساخت و سازها و کاربردها منسوج را برای استفاده در مراقبت های بهداشتی، ورزش، تربیت بدنی، تشخیص حرکت انسان، روباتیک نرم و منسوجات هوشمند به گزینه مناسبی تبدیل می‌کند. تلاش برای استفاده از حداقل انرژی می‌تواند راهی برای کاهش بار محیطی برای این منسوجات باشد. در این راستا، ایجاد یک ریزشبکه بیوانرژی چند ماژولار پوشیدنی خودکار، تمرکز اصلی یین و همکارانش در یکی از تحقیقاتشان بود. این سیستم اجزای مختلف جمع‌آوری و ذخیره انرژی را برای تولید منسوجات الکترونیک و متعاقباً فناوری‌های قابل پوشیدن به صورت پایدار ترکیب می‌کند. استراتژی این مطالعه استفاده از انرژی تولید شده توسط انسان بود که در ضمن پایداری، وابستگی به منابع انرژی سنتی را کاهش می‌دهد.
۳-۸ تکنیک‌های رنگرزی و چاپ پیشرفته
در حوزه رنگ‌آمیزی و چاپ، کاهش مصرف آب و ضایعات در بخش نساجی مستلزم روش‌های جدید است که از آن‌ها می‌توان به چاپ دیجیتال و رنگرزی بدون آب اشاره نمود. در همین راستا، پی و همکاران یک روش رنگرزی سازگار با محیط زیست و کارآمد برای پارچه پلی استر معرفی کردند. در این روش پارچه پلی‌استر با استفاده از ۰.۵٪ رنگ قرمز دیسپرس (CI Disperse Red 177) و ۲۰٪ نفوذ دهنده و نسبت الکل به رنگ ۱۵:۱ در حلال سیلیکون رنگ آمیزی شد. این روش مستلزم افزایش دما از ۲۵ به ۱۴۰ درجه سانتیگراد با نرخ‌های از پیش تعیین شده و به دنبال آن یک مرحله گرم کردن ۶۰ دقیقه‌ای بود. پس از آن، از حلال سیلیکون برای دو بار شستشوی پارچه رنگ شده (۸۰  درجه سانتی گراد، با نسبت ۱۵:۱) استفاده شد. علاوه بر این، آگاروال و تیم تحقیقاتی او بر روی “رنگرزی منسوجات به کمک دی اکسید کربن فوق بحرانی” تمرکز کردند و یک فرآیند رنگرزی بدون آب سازگار با محیط زیست را ارائه کردند. در این کار، پارچه پلی استر در اتوکلاو پر شده با CO2، دور یک لوله فولادی پیچیده شده‌است. پلی‌گلیسرول فشار را در ۱۳۰ درجه سانتیگراد به ۲۵۰ بار افزایش داد و پس از ۱۰ دقیقه رنگرزی، فشار برداشته شده و CO2 برای احیا رنگ هدایت و سپس ظرف تمیز و گرم شد. دی اکسید کربن فشرده فشار را به مدت ۰ تا ۶۰ دقیقه اعمال کرده و پارچه با استون شستشو می‌شود. CO2 فشرده پس از استفاده در فرآیند، بازیافت و دوباره استفاده می‌گردد. میکرودیسپنسینگ از دیگر روش‌های بررسی شده برای چاپ سه بعدی مواد مختلف با استفاده از لحیم، چسب و پلیمرها به‌شمار می‌رود و فناوری مورد استفاده با عنوان nScryptSmartPumpTM شناخته می‌شود. با استفاده از این فناوری، دریچه و نوک قلم تعبیه شده امکان کنترل دقیق را فراهم کرده و قادرند بیش از ۱۰ میلی‌سانتی‌پواز ویسکوزیته را تحمل کنند. در حال حاضر با قابلیت انتشار ذرات ۱۰۰ میکرومتر، و با توجه به تخمین‌های انجام شده مقدار ۵۰ میکرومتر در آینده ، این روش امکان پخش نقطه‌ای و خطوط ریز را ممکن می‌سازد. به منظور مطالعه نرخ جریان بر اساس عواملی مانند فشار، باز شدن دریچه، و ارتفاع توزیع، از مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) استفاده می‌شود.

شکل۵. . نمودار شماتیک روش‌های مختلف تولید NGTs (a) روش‌های پیشرفته چاپ و رنگرزی (b) ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی؛ (c) تکمیل‌های افزایش‌دهنده عملکرد. (d) بیومیمیک در منسوجات. (e) منسوجات با قابلیت برداشت انرژی.

۳-۹ تکمیل‌های افزایش‌دهنده عملکرد
استفاده از تکمیل‌های نوآورانه، مانند پوشش‌های ضد آب و ضد لکه، برای افزایش عملکرد و طول عمر منسوجات استفاده می‌گردند. به عنوان مثال، وانگ و همکارانش منسوجات پلی استر تکمیل شده با مکسین را جهت تولید منسوجات مقاوم در برابر آب تولید کردند که محافظ الکترومغناطیسی و گرمایش اهمی خوبی را نشان دادند. پارچه‌های پت در فرآیند دیپ‌کوتینگ توسط فیلم‌های مکسین پوشیده و سپس به منظور تولید پارچه‌های آبگریز و انعطاف‌پذیر لمینیت شدند. محصولات نهایی محافظت الکترومغناطیسی و قابلیت گرمایش اهمی بسیار مطلوبی را از خود نشان دادند. به‌کارگیری پوشش سیلیکونی، همچنین، نفوذپذیری هوا را حفظ کرده و در عین حال آب گریزی (زاویه تماس آب ۱۲۶ درجه) را افزایش داده و از تجزیه مکسین در محیط‌های مرطوب جلوگیری می‌کند. با این حال، تأثیرات زیست‌محیطی منفی مکسین، استفاده از روش‌های سازگار با محیط زیست مانند آنزیم یا پلاسما را مورد توجه قرار داده‌است.
۳-۱۰ ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی
استفاده از الگوریتم‌های ماشین لرنینگ و هوش مصنوعی در تولید منسوجات، فرآیندها را بهینه می‌کند، مصرف انرژی را کاهش و کنترل کیفیت را افزایش می‌دهد. سیستم‌های طراحی و تولید منسوجات مبتنی بر هوش مصنوعی، عملیات تولید را ساده می‌کنند (شکل ۵). لی و همکارانش سطوح نازکی به نام «متاسطح» برای کنترل میدان‌های الکترومغناطیسی در بدن ایجاد کردند. این سطوح به گونه‌ای ساخته شده‌اند که ایمپلنت‌های پزشکی می‌توانند به صورت بی‌سیم با آنها ارتباط برقرار کنند. این سطوح، همچنین، قادرند با اصلاح برهمکنش‌های بین امواج رادیویی و بافت های بیولوژیکی، برای سنجش و درمان بیماری استفاده شوند. قابلیت انعطاف و کشسانی این سطوح منجر به افزایش سازگاری با بدن گردیده‌است. علاوه بر این، در برنامه‌ریزی و مدیریت این سطوح از هوش مصنوعی استفاده شده‌است که به طور بالقوه امکان سفارشی‌سازی آن‌ها را برای بیماران و شرایط مختلف فراهم می‌کند. این گروه تحقیقاتی یک سیستم هوشمند نظارت بر فشار خون و عملکرد قلب مبتنی بر سنسورهای فشار ایجاد کرد. برای ارزیابی امواج پالسی ثبت شده از مچ دست، از شبکه‌های هوشمند استفاده شد. از طریق نظارت ریل تایم و طولانی مدت این سیستم نشان داد که هوش مصنوعی در مدیریت بهداشتی، تشخیص دقیق و درمان از راه دور در قالب یک فناوری قابل پوشیدن هوشمند موفق عمل نموده‌است. مطالعه دیگری توسط چن و همکارانش بر روی یک سیم برق خودکار بافته شده متمرکز بود که برای رابط‌های کاربری مقیاس پذیر و غیرقابل تشخیص در نظر گرفته شده است. از طریق ادغام چند ویژگی، دیپ لرنینگ برای تقویت درک انسان توسط ماشین با قابلیت تشخیص حرکت با دقت بالا برای انواع برنامه‌های تعاملی به‌کار گرفته شد. از جمله ویژگی های این سیستم طیف وسیعی از حالات بدن، طول عمر و سهولت استفاده بود. با وجود تمام ویژگی‌های مثبت، این پیشرفت‌ها می‌تواند باعث تولید زباله‌های الکترونیکی و ردپای کربن بیشتر شود که منجر به کاهش منابع طبیعی می‌گردد و لازم است تا جهت جلوگیری از این امر الگوریتم‌های انرژی کارآمد، منابع انرژی تجدیدپذیر و مدیریت صحیح زباله‌های الکترونیکی مورد توجه قرار گیرند.
۳-۱۱ بیومیمیکری
منسوجات بیومیمتیک با تقلید از معماری و عملکرد سیستم‌های طبیعی فعالیت می‌کنند. محققان از سیستم‌های بیولوژیکی متنوعی مانند برگ نیلوفر آبی خود تمیز شونده و پر اردک ضد آب برای توسعه منسوجات نوآورانه الهام گرفته‌اند. به عنوان مثال، یک مطالعه اخیر ریزساختار پرهای اردک را بر روی پارچه های پنبه‌ای و پلی استر بررسی کرد و با اعمال پوشش‌های کیتوزان و سیلیکون به پیشرفت‌های قابل توجهی در دفع آب دست یافت. این منسوجات افزایش قابل توجهی در زاویه تماس آب در مقایسه با پارچه‌های تکمیل نشده نشان دادند. در حالی که زاویه تماس از ۹۰ تا ۱۵۰ درجه برای پارچه‌های تکمیل نشده گزارش شده‌است، نسخه‌های بیومیمتیک اغلب زاویه‌ای بیش از ۱۵۰ درجه را داشتند. یکی دیگر از حوزه‌های تحقیقاتی بر تقلید ساختار ابریشم عنکبوت به منظور ایجاد مواد الهام گرفته از طبیعت با استحکام و کشش استثنایی تمرکز دارد. مواد الهام گرفته از ابریشم عنکبوت، استحکام کششی مطلوبی را نشان داده‌اند که به ابریشم طبیعی عنکبوت نزدیک شده یا حتی از آن فراتر رفته است و بر اساس گزارشات میزان استحکام تا ۱.۳ گیگا پاسکال اندازه‌گیری شده‌است که به طور قابل توجهی بالاتر از اکثر الیاف معمول است. علاوه بر این، محققان در حال بررسی رنگ‌های ساختاری بال‌های پروانه‌ها هستند تا منسوجاتی با رنگ‌های درخشان و ماندگار بدون استفاده از رنگ‌های مضر تولید کنند. در حالی که بیومیمیکری مسیری امیدوارکننده‌ای را‌ به سمت مد سازگار با محیط زیست نشان می‌دهد، چالش‌هایی مانند افزایش تولید و اطمینان از پایداری مواد اولیه همچنان ادامه دارد. علاوه بر این، ماهیت پیچیده سیستم‌های بیولوژیکی نیاز به همکاری بین رشته‌ای و درک عمیق زیست‌شناسی و مهندسی نساجی را بیش از پیش برجسته می‌کند.
۳-۱۲ روش‌های پیشرفته ریسندگی
گرافن و سایر نانومواد رسانا را می‌توان در فرآیند ریسندگی به راحتی در الیاف پلیمری گنجاند تا از خواص مکانیکی و الکتریکی آن‌ها در گجت‌های قابل پوشیدن نسل بعدی استفاده نمود. بوگز و همکاران خواص مکانیکی و الکتریکی منسوجات رسانا را با ایجاد الیاف نانوکامپوزیت پت/گرافن بهبود بخشیدند. این الیاف از محلول‌های نانوکامپوزیت در اسید تری فلورواستیک با استفاده از روش ریسندگی درای جت مرطوب ساخته شدند. افزودن گرافن به طور قابل توجهی خواص کشسانی و استحکام را بهبود بخشید که می‌توان آن را هم به ویژگی‌های گرافن و هم به توانایی آن در ارتقای ساختار کریستالی نسبت داد. در بارگذاری گرافن ۲ درصد وزنی، آستانه نفوذ رسانایی الکتریکی مشاهده شد که در حداکثر بارگذاری به ۰.۲ زیمنس بر سانتیمتر رسید. در نتیجه، ادغام نانومواد رسانا، مانند گرافن، در الیاف پلیمری معمولی، این رویکرد دایره‌ای توسعه NGTS را با برای طیف گسترده‌ای از کاربردهای الکترونیکی در فناوری‌های قابل پوشیدن و سایر زمینه‌ها، توسعه داد.
۳-۱۳ الیاف هوشمند
فناوری‌های ارتباطی کم مصرف و دستگاه‌های الکترونیکی مینیاتوری، تولید NGTs را از الیاف هوشمند امکان پذیر می‌کنند. چرخه عمر طولانی، بهره‌وری بالای انرژی و عدم نیاز به منابع انرژی پرمصرف امکان استفاده از این الیاف را در لباس‌های هوشمند ممکن می‌کنند. فناوری قابل پوشیدن در نتیجه ادغام تکنیک‌های تولید نوآورانه و مواد پیزوالکتریک با فرآیندهای نساجی سنتی پدید آمده‌اند. سیستم‌ها و حسگرها توسط الیاف هوشمند شامل پلیمرهای پیزوالکتریک مانند پلی (وینیلیدین فلوراید) و اکسید تیتانیوم باریم سرامیکی امکان‌پذیر می‌شوند. به دلیل نفوذپذیری، کشش، انعطاف پذیری و وزن سبک، این الیاف به عنوان رابط بین بدن انسان، وسایل الکترونیکی و محیط اطراف مناسب هستند. آنها استخراج انرژی از حرکات بدن را آسان تر می‌کنند و این پتانسیل را دارند که طول عمر و عملکرد وسایل الکترونیکی قابل پوشیدن را در افزایش دهند.
۳-۱۴ طراحی ساختار پارچه
طراحی ساختار پارچه NGTS ادغام با فناوری‌های پیشرفته را به حداکثر می‌رساند و عملکرد آن‌ها را برای طیف وسیعی از کاربردهای پوشیدنی افزایش می‌دهد. برای بهبود عملکرد نانو ژنراتورهای نساجی-تریبوالکتریک، دونگ و همکاران در بررسی خود استفاده از طرح‌های ساختاری پارچه سه بعدی را به عنوان روشی ساده، موثر و مقیاس پذیر پیشنهاد کردند. سازه‌های پارچه‌ای سه‌بعدی معایب ساختارهای پارچه‌ای ۱ بعدی و پارچه‌ای دو بعدی را با گسترش ناحیه تماس مؤثر برای برق‌رسانی برطرف می‌کنند. این بررسی برتری نانو ژنراتورهای نساجی-تریبوالکتریک با ساختارهای پارچه سه بعدی را از نظر سنجش فشار و توان خروجی بررسی می‌کند و خلاصه ای کامل از پیشرفت‌های فعلی در این زمینه ارائه می‌دهد. این تحقیق بر روی پتانسیل پارچه‌های سه‌بعدی برای تحقق منابع انرژی میکرو/نانو قابل پوشیدن و حسگرهای پوشیدنی با کیفیت بالا متمرکز است و قابلیت‌های آن‌ها را برجسته می‌کند.
۳-۱۵ برداشت انرژی

این امکان برای منسوجات وجود دارد که انرژی را از منابع محیطی، مانند گرمای بدن یا حرکت، با استفاده از فناوری‌های جمع‌آوری انرژی، جمع‌آوری و ذخیره کنند. پارچه‌های جمع‌آورکننده، می‌توانند انرژی لازم برای لوازم الکترونیکی قابل پوشیدن را تأمین کنند. به منظور جمع‌آوری انرژی گرمای بدن، یک تیم تحقیقاتی به بررسی تاثیر استفاده از نانو ژنراتورهای نساجی-تریبوالکتریک در وسایل الکترونیکی قابل پوشیدن پرداخته‌است. همانطور که در شکل ۵ مشاهده می‌شود، یک نمونه اولیه پارچه با استفاده از شابلون‌های برش الکترونیکی و جوهرهای نوع N و P روی پارچه پلی استر اعمال شد. جوهر نوع N به مدت ۳۰ دقیقه در دمای ۱۳۰ درجه سانتیگراد پس از خشک شدن در دمای ۷۰ درجه سانتیگراد به مدت ۱۵ دقیقه سخت شد. برای جوهر نوع P (که به صورت۴ لایه در هر طرف اعمال شد) از الگوی هیلبرت برای ایجاد اتصالات استفاده گردید و به مدت پنج دقیقه در دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد در معرض حرارت قرار گرفت. منسوجات ذخیره‌کننده انرژی یک تکنیک برجسته است که برای تولید در مقیاس بزرگ نیاز به تمرکز صنعتگران دارد. محققان باید بر روی افزایش کارایی و حل مشکلات موجود کار کنند.
۴ چشم انداز منسوجات نسل بعدی
چشم انداز NGTs با پایداری، عملکرد پیشرفته و قابلیت ارائه راه حل، منسوجات هوشمند و فناوری قابل پوشیدن، سفارشی‌سازی و شخصی‌سازی و تضمین ایمنی، امیدوارکننده است. این بخش قصد دارد به تفصیل بخش‌های ذکر شده بپردازد.
۴-۱ کاربردی بودن و عملکرد پیشرفته
NGTs موجب پیشرفت‌های چشمگیری در کاربری و عملکرد می‌‌شوند. این پارچه‌ها با ویژگی‌هایی مانند خود تمیزشوندگی، جذب رطوبت، تنظیم حرارت، و قابلیت تعبیه وسایل الکترونیکی برای سنجش و انتقال داده‌ها طراحی شده‌اند. در حال حاضر لازم است جهت سبزتر شدن این فرآیندها بررسی‌های بیشتری انجام شود و در نتیجه، آنها می‌توانند راحتی، ایمنی و تجربه کلی کاربر را در برنامه‌های مختلف بهبود بخشند. سعد و همکاران به مطالعه فناوری خودتمیزشوندگی فتوکاتالیستی با نانومواد به عنوان فوتوکاتالیست در منسوجات پرداختند. این روش تحت اشعه ماوراء بنفش، لکه‌های آلی را از بین می‌برد، که آن را برای منسوجات مورد استفاده در فضای باز، ورزشی و کاربردهای دارویی قابل استفاده‌ کرده‌است. ایده خود تمیزشوندگی از پدیده‌های طبیعی مانند ویژگی‌های آبگریز برگ‌های نیلوفر آبی الهام گرفته شده‌است. به منظور توسعه غشاهای فیبری سه‌لایه برای انتقال جهت دار آب در منسوجات و جلوگیری از خیس شدن مجدد پوست، مائو و همکاران یک روش مقیاس‌پذیر جهت بهبود رطوبت غشاها و مقاومت در برابر بازگشت آب توسط ایجاد لایه‌های پلی اکریلونیتریل-سیلیسیم اکسید هیدرولیز شده و پلی اورتان آبگریز ارائه نمودند. فرآیند پیشنهادی بر این نکته تاکید می‌کند که چگونه این غشاها توانایی تولید ریزاقلیم‌های خشک و راحت را در پارچه‌های پوشیدنی دارند، که نشان‌دهنده پیشرفت‌های آینده در فناوری‌های کنترل رطوبت است. علاوه بر این، شاهد و همکارانش با استفاده از مواد تغییر فازدهنده منسوجاتی را به منظور استفاده در تختخواب‌های بیمارستانی تولید کردند. گروهی دیگر بر راحتی حرارتی تمرکز داشتند و دشواری دستیابی به آسایش حرارتی فیزیولوژیکی را مورد بحث قرار می‌دهد تا یک سیستم آسایش حرارتی شخصی‌سازی شده مبتنی بر حسگرها، محرک‌ها و واحدهای گرمایش/سرمایش را پیشنهاد نمودند. پتانسیل سیستم‌های راحتی در منسوجات، تأثیر عناصر مرتبط با آسایش و مدل‌های آسایش حرارتی از دیگر موارد مورد بررسی قرار گرفته در این مطالعه بود. هدف این بررسی ارائه راه‌حل‌هایی برای ایجاد سیستم راحتی حرارتی شخصی‌سازی شده مبتنی بر منسوجات جهت افزایش راحتی حرارتی و کارایی انرژی است. چاد و تیم تحقیقاتی او در ارزیابی خود از لوازم الکترونیکی قابل پوشیدن، فرصت‌ها را در صنایع متعدد و مشکلات مربوط به مواردی مانند منبع تغذیه و انتقال سیگنال را مورد بحث قرار دادند.
۴-۲ پایداری و سازگار با محیط زیست
با افزایش تاکید بر رویه های پایدار، NGTs جایگزین‌ مناسبی در راستای سازگاری با محیط زیست خواهد بود. این منسوجات را می‌توان از مواد زیست تخریب‌پذیر و تجدیدپذیر تولید کرد و اثرات زیست‌محیطی صنعت نساجی را به حداقل رساند. علاوه بر این، در اغلب موارد منابع کمتری برای تولید استفاده شده و انتظار می‌رود که محصولات طول عمر بیشتر و در نتیجه ضایعات کمتری داشته باشند. آرورا و همکارانش در راستای روش‌های سنتی و روندهای اکولوژیکی، استفاده از رنگ‌های گیاهی معمول را برای رنگرزی منسوجات بررسی نمودند. نتایج بالقوه این مطالعه شامل پیشرفت روش‌های رنگرزی منسوجات سازگار با محیط زیست، بهره برداری از تنوع زیستی منطقه‌ای، ترویج مد پایدار و حل مسائل زیست‌محیطی با کاهش استفاده از رنگ‌های مصنوعی و اثرات مرتبط با آن است. علاوه بر این، عرفات و همکارانش برای رسیدگی به مسائل زیست محیطی ناشی از آلودگی صنعت نساجی، از روش‌های خلاقانه و پایدار، با تأکید بر شیوه‌های دوستدار محیط زیست استفاده کردند. این مطالعه با بررسی الیاف طبیعی، رنگرزی ارگانیک و کاهش استفاده از منابع به جلوگیری از آسیب‌های زیست محیطی و ترویج فرآیند تولید نساجی پایدارتر کمک می‌کند. علاوه بر این، گروه تحقیقاتی دیگری با استفاده از نخ‌های نمره متوسط اقدام به تولید لباس‌های بافتنی از مخلوط پنبه بکر و الیاف پنبه بازیافتی نمودند و موفق به تولید نخ‌های فانتزی متمایز شدند. با توجه به ترجیحات مصرف‌کننده برای پایداری، این ترکیب‌ها می‌توانند قبل از مصرف تا ۲۵ درصد و پس از مصرف تا ۱۰ درصد الیاف را از طریق بازیافت به چرخه مصرف بازگردانند. به گفته سوپارنا و تیم تحقیقاتی اش، الیاف طبیعی به دلیل قدمت استفاده، قابلیت بهره‌وری مجدد و زیست تخریب‌پذیری برای محیط زیست مهم هستند. به منظور به حداکثر رساندن اثرات مفید آنها بر محیط زیست و سلامت مردم در تولید منسوجات پایدار، نیاز است تا کاربرد آن‌ها در انواع محصولات بررسی شود.
۴-۳ منسوجات هوشمند و فناوری‌های قابل پوشیدن
NGTs به آسانی قابلیت اتصال به فناوری‌ها را داشته و در نتیجه منسوجات هوشمند و گجت‌های قابل پوشیدن توسعه می‌یابند. فناوری‌های قابل اعمال در منسوجات بسیار گسترده‌اند؛ از ردیاب‌های تناسب اندام و لباس‌های پایش سلامت گرفته تا مد تعاملی و لباس‌های واقعیت افزوده. به عنوان مثال، کاپینری و همکاران به دنبال ایجاد پارچه‌های هوشمند با لیف رسانا و استفاده از آن‌ها به عنوان حسگرهای منعطف برای فناوری‌های قابل پوشیدن است. این پروژه یک سنسور مقاومتی پیزو برای مانیتورینگ سرعت گام در یک کفی متحرک را بررسی کرد تا برای نمایش داده‌های ریل تایم در ساعت هوشمند استفاده گردد. لوگودا و همکارانش با استفاده از الیاف منحصربه‌فرد برای پایش دمای پوست، لباس‌های حساس به دما را تولید کردند. پوشاک (بازوبند، دستکش و جوراب) پایش آسان و نامحسوس دمای بدن را برای اهداف پزشکی ممکن می‌کند. این گروه در ادامه تحقیقات خود به توسعه طرح‌های پارچه، و بررسی جوراب‌های فشرده‌سازی برای افزایش دقت و کاربرد متمرکز خواهد شد. علاوه بر این، به منظور ردیابی بهتر فعالیت قلب در حین حرکت یک لباس “کراس” با الکترودهای از جنس منسوجات توسط چو و همکاران تولید شد. با این طراحی خلاقانه، سیستم‌های پایش سلامت در قالب پوشاک ظاهر و عملکرد بهتری داشتند. توسعه لباس کراس و بررسی تغییرات برای سایر کاربردهای پایش علائم حیاتی می‌تواند از موضوعات مطالعه در آینده باشد.
۴-۴ سفارشی‌سازی و شخصی‌سازی
روش‌های تولید منسوجات برای امکان سفارشی‌سازی و شخصی‌سازی بیشتر تکامل یافته‌اند. از این طریق مشتریان می‌توانند ویژگی‌ها، سبک و تناسب لباس‌های خود را سفارشی کنند که منجر به افزایش رضایت آن‌ها و کاهش ضایعات لباس می‌گردد. سیتوتاو و همکاران ادعا می‌کنند که ترکیب چاپ ۳ بعدی و صنعت نساجی پتانسیل بالایی در تحول تولید در سه حوزه کلیدی را دارد: چاپ سه بعدی منسوجات سفارشی، ایجاد ساختارهای انعطاف‌پذیر با خواصی شبیه به منسوجات، و توسعه مواد انعطاف‌پذیر برای کاربردهای مختلف. اگرچه هنوز مشکلاتی در زمینه چسبندگی، ویژگی‌های ساختاری مواد و مقرون به صرفه بودن وجود دارد، این تغییرات می‌تواند نحوه نگرش بخش نساجی به تنوع محصول، شخصی‌سازی مشتری و فرآیندهای تولید را تغییر دهد. به همین ترتیب، ساتم و تیم تحقیقاتی‌اش به بررسی فناوری‌های پیشرفته CAD و ارائه یک روش کارآمد نوین برای سفارشی‌سازی انبوه در لباس می‌پردازند. با توجه به ارزیابی‌های آماری رفتار مصرف‌کننده، فروش اینترنتی و هزینه‌های نیروی کار، سفارشی‌سازی روز به روز بیشتر مورد تقاضا قرار می‌گیرد. توسعه سیستم‌های CAD هوشمند دوبعدی و سه بعدی برای طراحی لباس به منظور بهبود بهره‌وری و پاسخگویی به ترجیحات مصرف‌کننده است. ادغام این روش‌ها در خرید آنلاین ممکن است به طراحی‌های دقیق، بازدهی کمتر و موفقیت بیشتر در دستیابی به اهداف سفارشی‌سازی انبوه منجر شود.
۴-۵ بهبود ایمنی و حفاظت

در صنایع مختلف، NGTsرا می توان برای ایجاد ایمنی و حفاظت بیشتر توسعه داد. کاربرد این منسوجات شامل لباس‌های آتش نشانان، پرسنل نظامی و کادر پزشکی و همچنین پارچه هایی با مقاومت یکپارچه در برابر آتش، ویژگی‌های ضد میکروبی و مقاومت در برابر ضربه می باشد. تیلاگاواتی و همکاران با استفاده از مواد پیشرفته مانند کولار و فوم پلی اورتان توسعه منسوجات مقاوم در برابر برش را بررسی نمودند. در مقایسه با پارچه کولار، فرآیند لمیناسیون به طور خاص ۲۰ درصد مقاومت برش را افزایش داد. کشش، قابلیت تنفس و راحتی همگی با ترکیب پارچه بافتنی و فوم افزایش یافتند. این کشف امکاناتی را برای ایجاد تجهیزات مکانیکی حفاظت از خطر ارائه می‌دهد که می‌تواند برای کاربردهای مختلف از جمله دستکش، آستین، کلاه ایمنی و پد ایمنی مفید باشد. به گفته نبوپور و همکارانش، کمپلکس‌های گوانازول حاوی یون‌های نقره برای افزایش خاصیت ضد تحریق، ضدباکتریایی و ضد قارچی پارچه‌های نخی استفاده می‌شوند. نتایج این بررسی به کاربردهای احتمالی در صنایع مختلف مانند بسته‌بندی و دکوراسیون منزل اشاره می‌کند که آینده روشنی را برای پارچه‌های چند منظوره پیش‌بینی نموده‌است. در سال‌های اخیر رشد فوق‌العاده‌ای در تحقیقات در این زمینه‌ها مشاهده شد که نشان‌دهنده اهمیتی است که برای ایجاد کالاهای نساجی پیشرفته وجود دارد. به منظور توسعه مواد نساجی با کارایی بالا و پیشرفته، چشم‌اندازهای آینده مستلزم حل مشکلاتی از جمله سازگاری با الیاف، قابلیت شستشو و سایر ویژگی‌های پارچه است.
۵ چالش‌های NGTs
چالش‌های احتمالی مرتبط با NGTs در این بخش و شکل ۶ بررسی شده‌است.

شکل ۶. نمودار تصویری چالش‌های NGTs.

۵-۱ هزینه تحقیق و توسعه
توسعه و تولید منسوجات نسل بعدی اغلب هزینه‌های تحقیق بالایی را به همراه دارد. با استفاده از چاپگر سه بعدی، چرچ و تیم تحقیقاتی او ساختارهایی با چسبندگی بالا به منسوجات اضافه کردند، اما سازگاری مواد، بهینه‌سازی، هزینه ابزار و مواد، و کاربری آن در سازه‌های بافتنی چالش‌هایی را ایجاد می‌کند. برای بسته‌بندی الکترونیکی پیچیده، کنت اچ و همکاران از فناوری‌های توزیع میکرو برای چاپ سه بعدی مانند لحیم‌کاری و چسب استفاده نمودند. توسعه مواد، خرید ماشین آلات گران قیمت، هزینه آزمایش و اعتبارسنجی، آموزش تخصصی، روش‌های کنترل کیفیت، ملاحظات افزایش مقیاس، تلاش‌های تحقیق و توسعه، سازگاری یکپارچه‌سازی، نگهداری و غلبه بر پیچیدگی‌های توزیع، از مشکلات هزینه‌یابی هستند. علاوه بر این، نوآوری یک عامل محرک برای غلبه بر این چالش خواهد بود. برای مثال، ادغام مواد و فناوری‌های مدرن می‌تواند هزینه‌بر باشد، اما به اشتراک گذاشتن این تکنیک‌های مدرن هزینه‌های فردی را برای یک صنعت کاهش می‌دهد و در مجموع به سود آن می‌رسد.
۵-۲ مقیاس‌پذیری و تولید انبوه
گذار از نمونه‌های اولیه در مقیاس کوچک به تولید انبوه می‌تواند موانعی را ایجاد کند. افزایش مقیاس تولید با حفظ کیفیت و سازگاری، به ویژه در هنگام برخورد با مواد جدید و فرآیندهای ساخت، می‌تواند دشوار باشد. علاوه بر این، لیبرتینو و همکاران بر روی توسعه منسوجات هوشمند برای کاربردهای پوشیدنی با حسگرهای تعبیه شده تمرکز نمودند. با این حال، ادغام الکترونیک در منسوجات با حفظ کیفیت، اطمینان از سازگاری، پایداری و قابلیت اطمینان، کاهش هزینه‌ها، پیروی از قوانین و همکاری در بین رشته‌ها دشوار است .علاوه بر این، حسین و تیم تحقیقاتی او بر تولید غشاهای نانوالیافی برای فیلتر هوا از بطری‌های پت بازیافتی تمرکز می‌کنند. چالش‌ها شامل بهینه‌سازی فرآیند تولید در مقیاس بزرگ، حفظ کیفیت، و اطمینان از مقرون‌به‌صرفه بودن در تولید انبوه است. نوآوری، تبادل دانش و ادغام منابع خارجی همگی به حل چالش‌های مقیاس‌پذیری و تولید انبوه در صنعت پارچه‌های نسل بعدی کمک می‌کنند. شرکت‌ها می‌توانند نوآوری را تسریع کنند، فرآیندها را بهینه کنند و عملیات تولید پارچه پیشرفته خود را با بهره‌گیری از تخصص جمعی یک شبکه متنوع افزایش دهند.
۵-۳ ایمنی و مقررات
معرفی مواد نساجی جدید و فناوری ممکن است باعث نگرانی‌های ایمنی و بهداشتی شود. برای اطمینان از ایمن بودن این منسوجات برای مصرف‌کنندگان و محیط زیست، انجام آزمایش‌های مطابق با استانداردها ضروری است. جوست و همکاران مفهوم جدیدی از منسوجات هوشمند را معرفی کرد که شامل پارچه‌های جمع‌آوری انرژی، ذخیره‌سازی انرژی، حسگر و ارتباطی از طریق اجزایی مانند الیاف کربن نانوتیوب است که نویدبخش گجت‌های قابل پوشیدن است، اما چالش‌ها در بهبود عملکرد دستگاه، تضمین ایمنی ناشی از الکترولیت‌ها و یکپارچه‌سازی مؤثر باقی می‌ماند. با روش‌های سنتی بافت پارچه، نیاز به همکاری بین طراحان پارچه و محققان جهت تولید الیاف کاربردی وجود دارد. توسعه ابزارهای قابل پوشیدن و رباتیک منعطف از جنس الیاف و پارچه برای تعاملات انسان و ربات نیز بررسی شده‌است. با وجود انجام بررسی‌های فراوان، مسائل ایمنی و مقرراتی به طور عمیق پوشش داده نشده‌است. ادغام اجزای رباتیک در منسوجات سؤالاتی را در مورد ایمنی کاربر، خطرات بالقوه و انطباق با مقررات ایجاد می کند.
۵-۴ پذیرش و آگاهی مصرف‌کننده
متقاعد کردن مصرف‌کنندگان برای پذیرش پارچه‌های نسل بعدی ممکن است دشوار باشد. افراد عموماً برای تغییر تردید دارند و نبود اطلاعات در مورد مزایا و کاربردهای این مواد می‌تواند مانع پذیرش عمومی آن‌ها گردد. این منسوجات برای موفقیت باید پاسخگوی خواسته‌های مصرف‌کنندگان برای پایداری، مقرون به صرفه بودن و عملکرد مناسب باشند. مصرف‌کنندگان به طور فزاینده‌ای مواد سازگار با محیط زیست و فرآیندهای تولید را در اولویت قرار می‌دهند و به دنبال منسوجاتی با حداقل اثرات زیست‌محیطی هستند. علاوه بر این، قیمت همچنان یک عامل حیاتی است که به راه حل های نوآورانه و مقرون به صرفه نیاز دارد. نکته مهم این است که منسوجات باید کاربری داشته باشند، خواه راحتی، دوام یا ویژگی‌های عملکردی خاص مانند حذف رطوبت یا تنظیم دما باشد. ایجاد توازن بین این انتظارات مصرف کننده نیازمند یک رویکرد جامع است که پایداری، مقرون به صرفه بودن و عملکرد بالا را همزمان ممکن کند.
۵-۵ اثرات زیست محیطی

اگرچه NGTs به قصد سازگاری با محیط‌زیست تولید می‌شوند، برخی از روش‌ها و مواد سازنده هنوز ممکن است تأثیرات زیست‌محیطی داشته باشند. برای کاهش اثرات مضر بر محیط زیست، مدیریت صحیح زباله و رویه‌های دفع باید وجود داشته باشد. منسوجات نسل بعدی با استفاده از مواد بازیافتی، کاهش مصرف آب و مواد شیمیایی و قابلیت زیست تخریب پذیری، نوید صنعت نساجی و مد سبزتر را دارند. این نوآوری‌ها می‌توانند به طور قابل توجهی ردپای محیطی صنعت را کاهش دهند. با این حال، دستیابی به سازگاری با محیط زیست چالش‌هایی مانند توسعه فرآیندهای تولید مقرون‌به‌صرفه و مقیاس‌پذیر، تضمین کیفیت و مواد بازیافتی، و پرداختن به پیچیدگی‌های مدیریت منسوجات را به همراه دارد. علاوه بر این، نیاز به گواهینامه‌های شفاف و مورد تأیید سازمان‌ها برای تأیید ادعاهای زیست‌محیطی این منسوجات، موجب اعتماد مصرف‌کننده می‌گردد. منفرد و همکاران تحقیقات بر روی استفاده از نانوذرات هیبریدی نانو سیلیس و نانولوله های کربنی چند جداره را برای بهبود ویژگی‌های مکانیکی و تریبولوژیکی کامپوزیت‌های اپوکسی پارچه کربن بافته شده را انجام دادند. با این حال، این مطالعه باید به جزئیات زیادی در مورد تأثیر استفاده از این نانوذرات ترکیبی بر اکوسیستم بپردازد. نگرانی در مورد سنتز و تولید نانوذرات، انتشار نانوذرات در محیط در فرآیند تولید، و مسائل دفع پسماند به دلیل وجود نانوذرات در مواد کامپوزیتی چند نمونه از چالش‌های اثرات زیست محیطی هستند. این مشکلات بر نیاز به تحقیقات بیشتر در مورد اثرات زیست محیطی استفاده از نانوذرات در مواد کامپوزیتی تاکید می کند.
۵-۶ دوام و طول عمر
با ادغام تکنولوژی در منسوجات، حفظ دوام و استقامت NGTs بسیار مهم است. ضروری‌ است که از مقاومت این منسوجات در برابر سایش، شستشو و سایر تنش‌ها اطمینان حاصل شود تا از کهنگی و ضایعات زودرس جلوگیری شود. به عنوان مثال، مولاتیر و همکاران بر ایجاد فناوری‌های قابل پوشیدن سبک و راحت با ترکیب مدارهای الکترونیکی در منسوجات اقدام نمودند. به منظور ادغام موفقیت‌آمیز الکترونیک در منسوجات برای فناوری پوشیدنی، تعدادی از چالش‌ها در دوام و طول عمر باید برطرف شوند. این موارد شامل انعطاف پذیری مکانیکی، مقاومت در برابر سایش، پارگی، شستشو و شیمیایی، عملکرد الکتریکی ثابت، سازگاری با شرایط محیطی، راحتی کاربر، و آزمایش‌های دقیق برای اطمینان از عملکرد پایدار است. علاوه بر این، لین و تیم تحقیقاتی او یک منسوج هوشمند حساس به فشار و قابل شستشو در ماشین لباسشویی را معرفی کردند که از نانو ژنراتورهای نساجی-تریبوالکتریک برای ردیابی عادات خواب استفاده می‌کند. استحکام و ماندگاری این منسوجات با توجه به استفاده منظم و نیاز به شستشو یک چالش است.
۶ روند بازار NGTs
در سال‌های آینده، رشد قابل توجهی در بازارهای منسوجات هوشمند و کاربردی، مد ادغام شده با هوش مصنوعی و لباس های ذخیره‌کننده انرژی پیش‌بینی می‌شود. چاپ سه بعدی پارچه یکی از فناوری‌های کلیدی برای NTGs است و بازار این محصولات در چند دهه اخیر در حال گسترش بوده‌است. استارتاسیس، از پیشگامان مد سه بعدی، با استفاده از چاپ مستقیم امکان چاپ لباس، لوازم جانبی و کفش‌های رنگارنگ را دارد. گروه کارل مایر محصولات ورزشی، کفش و خودرو را با استفاده از چاپ سه بعدی و بافندگی تاری تولید می‌کند. برآوردها نشان می‌دهد درآمد چاپ سه بعدی به طور تصاعدی در حال رشد است. ارزش بازار جهانی آن در سال ۲۰۱۶ به میزان ۵ میلیارد دلار و در سال ۲۰۱۹ به میزان ۲۰ میلیارد دلار گزارش شد و ممکن است تا سال ۲۰۲۵ از ۳۵ میلیارد دلار فراتر رود. بین سال‌های ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۷، پیش‌بینی می‌شود که بازار چاپ چهار بعدی با نرخ رشد ترکیبی سالانه ۴۲.۱ درصد گسترش یابد و پیش‌بینی می‌شود که منسوجات چهار بعدی ۲۰ درصد از کل بازار را به خود اختصاص دهند. پیش‌بینی می‌شود که صنایع نظامی و دفاعی، هوافضا و مراقبت‌های بهداشتی، بازارهای اصلی کاربر نهایی فناوری چاپ چهار بعدی باشند. اما زمانی که تولید انبوه این فناوری امکان پذیر شود، می‌تواند نیازهای صنایع دیگر مانند نساجی، پوشاک و کفش را برآورده کند.
بازار منسوجات ویژه فناوری نانو در طول سال‌های اخیر در حال رشد بوده‌است. بسیاری از شرکت‌های تولید کننده محصولات نانو، پوشاک و کفش‌های ضد آب تولید می کند که بر مبنای بهره‌گیری از فناوری نانو است و این شرکت‌ها، به طور مثال نانوتکس، راه‌حل‌های پیشرفته فناوری نساجی را با مشارکت چندین برند خرده فروشی ارائه می‌دهد. شرکت اودگان تکنولوژی نسل جدید پارچه‌ها را با یک ماده نانو متخلخل فرآوری کرده‌است تا بو ناخوشایند را از سطح آن جذب کند. تا سال ۲۰۲۳، نانومواد سهم ۱۰.۰ میلیارد از بازار جهانی فناوری نانو را به خود اختصاص داد که بیشترین سهم در سال‌های اخیر به شمار رفت و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۴ به ۱۲۵ میلیارد دلار برسد.

علاوه بر این، منسوجات مهندسی زیستی شده توجه زیادی در بین مشتریان داشتند. شرکت‌های پیشرو در بخش منسوجات زیستی، مادرن مدو و بولت ثردز در ایجاد مواد مهندسی زیستی مانند چرم و منسوجات متخصص هستند. مادرن مدو بودجه قابل‌توجهی را برای پروژه‌های ساخت زیستی خود دریافت کرده‌است و بولت ثردز با اسپایدر سیلک و فناوری‌های چرم زیستی آزمایشگاهی شناخته شده است. مد، مراقبت‌های بهداشتی و پایداری تنها تعدادی از صنایعی هستند که از مواد نساجی مهندسی زیستی شده استفاده می‌کنند.
علاوه بر این، تقاضای بازار برای منسوجات هوشمند در طول سال‌ها در حال افزایش است. آدیداس ای‌جی در منسوجات هوشمند پیشرو است و از فناوری در لباس‌های ورزشی و کفش‌ها استفاده می‌کند. شرکت پوشاک هوشمند AiQ متخصص در توسعه لباس‌های هوشمند با قطعات الکترونیکی یکپارچه است. در همین حال، کلوزینگ پلاس بر روی ترکیب یکپارچه وسایل الکترونیکی فشرده در گجت‌ها تمرکز دارد. با نرخ رشد مرکب سالانه ۲۴.۶ درصدی از ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۸، انتظار می‌رود که بازار جهانی منسوجات هوشمند تا سال ۲۰۲۸ به ۱۵.۹ میلیارد دلار برسد. در صنایعی مانند مد، مراقبت های بهداشتی، ورزش، حمل و نقل و غیره، NGTs تقاضای بالایی دارند و این تقاضا تنها در سال‌های آینده افزایش خواهد یافت. در نتیجه زمان سرمایه‌گذاری در این صنعت فرا رسیده‌است.
۸ نتیجه گیری و چشم انداز آینده
آینده منسوجات کاملاً امیدوارکننده است، زیرا فناوری، پایداری و عملکرد را برای برآوردن نیازهای NGTs برای برآورده کردن خواسته‌های نسل آینده ترکیب می‌کند. NGTS آینده ای را به ارمغان م
ی آورد که با نوآوری، پایداری، و کاربرد پیشرفته همسو شده‌است. این مقاله مروری رویکردها، مشکلات و راه‌حل‌های متعددی را که مشخصه توسعه منسوجات به سوی این آینده خوش‌بینانه است، بررسی کرد. در زمینه NGTs احتمالات متعددی وجود دارد، از منسوجات هوشمند دارای فناوری تا پارچه‌های نانو با قابلیت‌های افزوده. منسوجات هوشمند، مواد پایدار، فناوری نانو، چاپ سه بعدی، تکنیک‌های رنگرزی پیشرفته، پارچه‌های شیپ مموری و لوازم الکترونیکی زیست تخریب‌پذیر برخی از نوآوری‌های پیشگامانه در سال‌های آینده هستند که صنعت نساجی را تحت تأثیر قرار خواهند داد. اگرچه این پیشرفت بدون مشکل نیست و سرمایه‌گذاری قابل توجهی در تحقیق و توسعه برای ادامه مسیر ضروری است. علاوه بر کاهش اثرات زیست محیطی فرآیندهای تولید، اطمینان از ایمنی کاربر از نظر سلامت و حریم خصوصی آنها یک اولویت حیاتی است. NGTS می‌تواند صنایع مختلف از جمله مد، مراقبت‌های بهداشتی و ذخیره انرژی را کاملاً متحول کند. این پارچه‌ها عملکرد بهبود یافته، تعاملات متناسب و راه حل‌های پایدار را نوید می‌دهند. محققان و سرمایه‌گذاران صنعت ممکن است اساس دنیای ما را در نظر داشته باشند زیرا آنها همچنان با محیط در حال تغییر کنار می‌آیند. در نتیجه، بررسی NGTS بیش از یک فرصت برای پتانسیل منسوجات است. این یک یادگار برای خلاقیت، انعطاف‌پذیری و انعطاف‌پذیری انسان است. ما می‌توانیم آینده‌ای را ایجاد کنیم که در آن منسوجات از کارکردهای سنتی خود فراتر رفته و با پذیرش مشکلات و استفاده از فرصت‌های پیش‌رو، به عناصر ضروری یک جامعه پایدار، از نظر فناوری پیشرفته و نوآور تبدیل شوند. این مقاله می‌تواند به عنوان منبع معتبری برای NGTs مورد استفاده قرار می‌گیرد.