مقدمه 

نانوفناوری، علمی است که با تکنیک‌های نوآورانه و عمدتاً بهینه خود، تقریباً به تمام حوزه‌های علم و صنعت راه پیدا کرده است. این علم، با بررسی و دستکاری مواد در مقیاس اتم‌ها و مولکول‌ها، سر و کار داشته و با تغییر خواص مواد مختلف در سطح نانو، باعث ایجاد مزایای مکانیکی، نوری، الکتریکی و غیره می‌شود، خواصی که در حالت توده‌ای در چنین موادی وجود ندارد یا حداقل ضعیف است. 

امروزه از فناوری نانو برای بهبود کیفیت مواد و محصولات بسیاری استفاده می‌شود. مثلاً با استفاده از فناوری نانو، می‌توان چوب‌های بادوام‌تر، بتن مستحکم‌تر، منسوجات خاص و غیره تولید نمود. علاوه بر این، فناوری نانو برای بهبود و یا عامل‌دار کردن پوشش‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد که این پوشش‌ها می‌توانند بر روی سطوح محصولات مورد استفاده قرار گیرند. صنایع مبلمان، یکی از صنایع پرتقاضایی است که در همه ساختمان‌ها و حتی بیرون از ساختمان‌ها در فضای باز کاربرد دارد. از این رو، بهبود کیفیت مبلمان‌های مورد استفاده، در بهبود زندگی روزمره و همچنین هزینه‌ای که صرف این محصولات می‌شود، تأثیر مهمی دارد. اینجا نیز علم نانو با نوآوری منحصربه‌فرد خود، در بخش‌های مختلف این صنعت وارد شده و آن را بهبود بخشیده است. در این نوشتار، سعی شده کاربردهای بالقوه نانومواد در بخش‌های مختلف صنعت مبلمان بررسی شود. علاوه بر این، پیشرفت‌های مهمی که نانوفناوری در بخش‌های مختلف این صنایع ایجاد نموده و همچنین تولیدکننده‌های مهمی که در این حوزه نقش دارند، معرفی می‌شوند.  

 

شیشه‌ها 

فناوری نانو، در تولید انواع شیشه‌ها، از جمله شیشه‌های غیر انعکاسی، شیشه‌های حفظ حریم خصوصی، شیشه‌های عایق حرارتی و شیشه‌های بایوساید، استفاده شده است. این شیشه‌ها، کاربردهای زیادی دارند، مثلاً استفاده در کابینت‌های شیشه‌ای، چراغ‌ها، میزها، مبلمان اداری یا مبلمان پزشکی. با این حال، با توجه به فعالیت بازیگران بزرگ این صنعت، مانند «سنت گوبین» و «پیلکینتون»، نفوذ چنین محصولاتی به بازار مبلمان، بسیار کم بوده است. در مواردی که شیشه‌های نانویی مورد استفاده قرار می‌گیرد، قطعات شیشه‌ای مبلمان، ابتدا توسط تولیدکننده شیشه، تولید می‌شوند و متناسب با نیاز تولیدکننده مبلمان پردازش شده و در نهایت، تولیدکننده مبلمان، این محصولات را سرهم‌بندی می‌کند. 

الف) شیشه‌های غیر انعکاسی 

شیشه غیر انعکاسی، نوعی ساختار شیشه‌ای چند لایه است. در حال حاضر، با استفاده از فناوری نانو، می‌توان با استفاده از یک پوشش ساده روی یک شیشه معمولی، شیشه‌ای با شفافیت بیش از 98٪ به دست آورد. هزینه‌های تولید پایین این نوع شیشه، امکان کاربرد آن در صنایع مختلف، از جمله مبلمان را فراهم می‌کند. شیشه «Claril» که ساخت شرکت «DSM» است، نمونه‌ای از چنین محصولی است. 

یک روش دیگر که در آن فناوری نانو باعث کاهش انعکاس نور می‌شود، روش نانوحکاکی «nano-etching» سطح شیشه با حفره‌ها و خراش‌هایی با سایز نانو است. این خراش‌ها، نور را در همه جهات پراکنده نموده و به این ترتیب، مانع بازتاب آن می‌شوند. 

ب) شیشه‌های حفظ حریم خصوصی «Privacy Glass» 

شیشه‌های حفظ حریم خصوصی، ساختاری ساندویچ مانند دارند که شامل دو لایه شیشه، در دو طرف یک لایه کریستال مایع است. این کریستال مایع، در حالت عادی کدر است، اما با عبور یک جریان الکتریکی کوچک، شفاف می‌شود. نمونه‌ای از این شیشه، «SGG Priva-Lite» ساخت «سنت گوبین» است. 

پ) شیشه‌های عایق حرارتی 

شیشه‌های عایق حرارتی، با پوشش‌دهی سطح شیشه با یک لایه نازک نانویی از اکسیدهای فلزی (FeO، SiO2 ...) که اشعه مادون‌قرمز را جذب می‌کند، تولید می‌شوند. شیشه «SGG ClimaPlus»، ساخت «سنت گوبین»، نمونه‌ای از این نوع شیشه‌های نانویی است. یکی از کاربردهای این نوع شیشه، در ساختمان‌های نما شیشه‌ای است که شیشه‌ها، شرایط هوای داخل ساختمان را کنترل می‌کنند. علاوه بر این، از این شیشه‌ها می‌توان در طراحی مبلمان نیز استفاده نمود، مثلاً برای جلوگیری از گرمایش اطراف یک منبع حرارتی مثل لامپ. 

ت) شیشه‌های بایوساید

 شیشه‌های بایوساید، مانند «Bioclean» که توسط «سنت گوبین» تولید می‌شود، شیشه‌هایی هستند که با دارا بودن یک لایه پوشش نازک نانو اکسید تیتانیوم، به سادگی تمیز می‌شوند. نانو اکسید تیتانیوم، با استفاده از اشعه ماوراءبنفش (یا در بعضی مواقع نیز با نور مرئی)، آلاینده‌های آلی را از بین می‌برد و در نتیجه، نیاز به نظافت را کاهش می‌دهد. استفاده از این مواد، مخصوصاً برای کاربرد در مبلمان فضای باز، مانند مبلمان باغ و همچنین در فضای داخلی محیط‌های عمومی، ساختمان‌های اداری، استخرهای شنا، سونا یا مراکز مراقبت‌های پزشکی، مانند بیمارستان‌ها و درمانگاه‌های دندان‌پزشکی، مطلوب است. 

 

کامپوزیت‌ها 

فعالیت‌های زیادی در زمینه تحقیق و توسعه نانوکامپوزیت‌ها، هم برای کامپوزیت‌های پلاستیکی و هم برای کامپوزیت‌های چوبی صورت گرفته است. در کامپوزیت‌های چوبی، از الیاف نانویی چوب، برای بهینه‌سازی استحکام و عملکرد محصولات استفاده می‌کنند. با این حال، این کاربرد هنوز به بازار نرسیده است، چرا که اضافه کردن نانوالیاف برای بهینه‌سازی مقاومت مواد کامپوزیتی، نسبتاً هزینه‌بر بوده و به نظر نمی‌رسد به اندازه‌ای که تحقیقات قبلی نشان داده، موثر باشد. برای بسیاری از کاربردها، الیاف میکرو تأثیرگذاری مشابهی با الیاف نانو دارند درحالی‌که سود بیشتری نیز ارائه می‌دهند. با این حال، در زمینه عملکرد سطح، نانوکامپوزیت‌ها ممکن است ارزش افزوده داشته باشند. 

یکی از اعضای انجمن جهانی مهندسان پلاستیک، در خصوص کاربرد کامپوزیت‌ها در صنایع مبلمان اظهار داشته است: «متأسفانه کسی را نمی‌شناسم که از نانوکامپوزیت‌ها در مبلمان استفاده کرده باشد، حداقل نه از روی عمد. چراکه بیشتر رنگدانه‌ها و بعضی پرکننده‌های رایج، در واقع شامل نانوذرات هستند...! من موافقم که فرصت‌های زیادی برای استفاده از نانوکامپوزیت‌های پلیمری در صنایع مبلمان وجود دارد؛ مثلاً پوشش‌های محافظ که در آن، ذرات باعث افزایش مقاومت در برابر سایش می‌شوند، مواد با قدرت تحمل ضربه و فشار بهبودیافته، ضدحریق شدن با نانولوله‌ها یا نانورس‌ها». 

 

چوب 

صنعت چوب، می‌تواند از فناوری نانو در مرحله تولید چوب یا مرحله استفاده از چوب، سود ببرد. استفاده از فناوری نانو برای بهبود چوب، در مراحل مختلفی رخ می‌دهد. اولین مرحله، در تولید چوب در جنگل است که از فناوری نانو، برای تولید چوب پایدارتر استفاده می‌شود. برای مثال، نانوفناوری در ساخت بایوسیدها برای حفاظت از چوب در برابر آفات و قارچ‌ها، استفاده می‌شود. این کار، ممکن است در قالب یک ترکیب بایوسید باشد، یا به شکل یک راه‌حل دقیق‌تر که اجازه نفوذ عمیق‌تری در چوب می‌دهد و یا به‌صورت یک سیستم نانوحامل، برای تنظیم انتشار تدریجی بایوسید. نانوذراتی مانند نقره، مس و روی، در این زمینه مورد بررسی قرار گرفته‌اند. این نانوذرات، به تدریج تحت شرایط محیطی، یون‌های فلزی بایوسیدی آزاد می‌کنند. نرخ آزادسازی مواد، بستگی به مساحت سطحی نانومواد دارد و به این ترتیب، می‌توان مقدار دوز مصرفی را به خوبی تنظیم نمود. نانوفلزات، مانند یک منبع بلندمدت برای انتشار تدریجی بایوسیدها در چوب عمل می‌کنند که حتی ممکن است در کل طول عمر مفید درخت، از آن محافظت کنند. 

در تولید کامپوزیت‌های چوب، مانند نئوپان، «MDF» یا «OBS»، فناوری نانو ممکن است به افزایش دوام مواد کامپوزیتی کمک نماید. یکی از مسائل مربوط به عملکرد بلندمدت چوب و کامپوزیت‌های آن، میزان تورم آن‌ها در هنگام تماس با آب است که ممکن است به دلیل فعالیت‌های نظافتی اتفاق بیافتد. تکنیک‌های مختلفی با استفاده از فناوری نانو ایجاد شده‌اند که این تورم را کاهش می‌دهند. نانومواد می‌توانند نیاز به تکنیک‌های محافظت چوب مانند «furfurilation» یا «acetylation» را با نانوپوشش‌های ضد آب، کاهش دهند. همچنین، سیستم بایوسیدی که هنگام رشد چوب در آن کار گذاشته شده، ممکن است در مرحله استفاده از محصول چوبی، همچنان فعال بوده و اثر طولانی مدت آن‌ها، می‌تواند به بهبود مقاومت محصولات چوبی کمک نماید. این در حالی است که تکنیک‌های حفاظت سنتی، به انرژی نیاز داشته و منجر به انتشار گازهای نامطلوب شیمیایی در محیط‌زیست نیز می‌شوند. «FCBA» و «CTP»، به منظور محافظت از چوب، یک تکنیک به نام کروماتوژنی ایجاد کرده‌اند که می‌تواند برای چاپ اسیدهای چرب روی سطح چوب، استفاده شود. این تکنیک، در اصل برای صنعت کاغذ طراحی شده بود، اما می‌تواند برای آب‌گریز کردن سطوح چوبی و در عین حال، حفظ امکان تنفس طبیعی چوب ارزشمند باشد. 

 

فلزات 

اصلاح فلزات با فناوری نانو، از طریق اصلاح ساختار فلز یا اصلاح سطح آن انجام می‌شود. کنترل فرآیند تولید فلز در مقیاس نانو، باعث ساخت فلزات محکم‌تر و بادوام‌تر می‌شود. این نوع اصلاح، به معنی سازمان‌دهی ساختار فلز در مقیاس نانو است و لزوماً شامل اضافه کردن نانومواد نیست. در مورد اضافه کردن نانومواد، می‌توان این مورد را مثال زد که در آلیاژها، به منظور توزیع همگن‌تر اجزا، از اضافه کردن نانومواد بهره می‌گیرند. با استفاده از این فلزات، می‌توان ساختارهای سبک‌تری را با عملکرد مشابه فلزات سنگین‌تر به دست آورد. یکی از نمونه‌هایی که در آن، از این فناوری استفاده می‌شود، بدنه آئودی «A6» است که در آن، کاهش وزن، به طور مستقیم باعث کاهش مصرف سوخت می‌شود. در صنعت مبلمان، چنین نمونه‌ای هنوز دیده نشده است. 

اصلاح سطح فلزات، بیشتر بر رنگ‌آمیزی فلز، حفاظت آن در مقابل خوردگی و افزایش مقاومت در برابر خراش تمرکز دارد. یکی از راه‌های این کار، فرایند آبکاری با استفاده از نمک‌های فلزی است. نانو سایز کردن این نمک‌ها، منجر به ایجاد یک پوشش سطحی بهینه می‌شود که لایه نگهدارنده بسیار قوی‌تری است و مقاومت بیشتری نسبت به عوامل خارجی، مانند خوردگی و خراش دارد. این تکنیک که پرهزینه‌تر از آبکاری است، ترجیحاً برای مبلمان‌های گران‌تر و باکیفیت‌تر، مورد استفاده قرار می‌گیرد. نمونه‌هایی از این موارد، عبارتند از: مبلمان برای محیط‌های باز دریایی یا قایق‌ها. 

علاوه بر موارد یاد شده، رنگدانه‌های نانو، مانند نانوذرات اکسید تیتانیوم، می‌توانند بسته به اندازه ذرات، برای تغییر رنگ و به دست آوردن فلزات خوش‌رنگ، استفاده شود. 

 

منسوجات 

در سال 2007، «EMPA» گزارشی در مورد کاربردهای بالقوه منسوجات نانو در سوئیس منتشر کرد. در این گزارش تنها یک کاربرد، یعنی پارچه مبلمان ضد لکه، برای مبلمان یافت شد. اگرچه این گزارش بر سوئیس تمرکز دارد اما تصویر کلی آن بسیار به صنعت مبلمان اروپا شباهت دارد. طبق این گزارش، فقط پارچه‌های آسان تمیزشونده و ضد میکروبی، در صنعت مبلمان در حال رشد و نفوذ هستند و نوآوری دیگری از نانو، در صنایع نساجی مربوطه نمی‌توان پیدا کرد. به عنوان مثال، یکی از زمینه‌هایی که ممکن است انتظار پیشرفت آن را داشته باشیم، در زمینه ضد حریق‌هاست. نانورس، نانوماده‌ای است که به عنوان عامل جدید بازدارنده آتش شناخته شده است. این مواد، معمولاً خطرات بهداشتی کمی دارند و ممکن است جایگزین مناسبی برای افزودنی‌های مقاوم در برابر آتش فعلی باشند که سمی یا بیولوژیکی هستند. 

الف) منسوجات آسان تمیز شونده 

منسوجات ضد لکه را می‌توان با پوششی از جنس شیشه مایع، نانو اکسید تیتانیم فعال شده با فرابنفش، یا فلوئوروپلیمرها به دست آورد. همه این مواد، تنش سطحی پارچه را کاهش می‌دهند، به طوری‌که آب یا مواد چرب، به سادگی روی آن می‌لغزند. علاوه بر این، باکتری‌ها از روی چنین پارچه‌هایی راحت‌تر از پارچه‌های معمولی شسته می‌شوند، به خصوص اگر از پوشش نانو اکسیدتیتانیوم استفاده شده که مواد آلی (و در نتیجه باکتری‌ها و میکروب‌ها) را تجزیه می‌کند. «ScotchguardTM»، محصول «3M»، یکی از محصولاتی است که توسط شرکت‌های مبلمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. دو شرکت «Nanopool GmbH» و «NanoCare Deutschland AG» نیز، در زمینه پوشش‌های شیشه مایع نانوسیلیکا فعال هستند. همچنین، شرکت «NanoServices» نیز در زمینه پوشش‌های نانو اکسید تیتانیوم برای نساجی فعال است. 

از آنجاکه نانومواد برای استفاده به عنوان منسوجات مبلمان، گران‌قیمت هستند، باید ارزش افزوده‌ای داشته باشند تا تصمیم به استفاده از آن‌ها گرفته شود. ممکن است عملیات آب‌گریز و چربی‌گریز کردن پارچه‌ها، برای منسوجات خانگی و باغی، مطلوب مشتری باشد، اما هنوز هم یک محصول لوکس محسوب می‌شود. در مبلمان اداری، مبلمان فضاهای عمومی، مبلمان خودرو و یا مبلمان بیمارستان‌ها و سایر مراکز مراقبت‌های پزشکی، ارزش افزوده پارچه‌های اصلاح‌شده، واضح‌تر است، چراکه باعث کاهش خدمات نگهداری و تمیز کردن مبلمان و در نتیجه کاهش هزینه‌ها و زمان مورد استفاده می‌شود. 

ب) منسوجات بایوسیدی 

برخی از شرکت‌های نساجی، روشی برای اتصال ذرات نانو نقره به نخ پیدا کرده‌اند. نقره، یک ضد باکتری است و استفاده از آن به صورت نانو، حتی موثرتر است. نقره در حضور مقدار کمی آب، یونیزه می‌شود و یون نقره، باعث از بین رفتن باکتری‌ها و ویروس‌ها می‌شود. با توجه به کوچک بودن اندازه‌ها در نانوذرات نقره، حلالیت آن‌ها نیز بیشتر شده که منجر به افزایش یونیزه شدن آن‌ها می‌شود. به این ترتیب، می‌توان از این نخ برای بافت پارچه‌های آنتی باکتریال استفاده نمود که به طور مثال، می‌تواند در مبلمان بیمارستان بکار گرفته شود، جایی که تماس بیماران با باکتری یا ویروس‌ها، باید به حداقل برسد. همچنین، در فضاهای عمومی، مانند قطارها، اتوبوس‌ها و هواپیماها که به علت جمعیت زیادی که روزانه از طریق آن‌ها در سفر هستند، عامل اصلی پخش ویروس‌ها و باکتری‌ها در سراسر جهان به شمار می‌آیند نیز قابل استفاده خواهد بود. «Trevira GmbH»، یکی از شرکت‌های تولیدکننده این نوع نخ است. برای آنتی باکتریال کردن پارچه با این نانوذرات، می‌توان پوششی از نقره بر سطح پارچه ایجاد نمود، یا الیاف نساجی را به طور جداگانه آغشته به نقره کرد و یا نانو نقره را به صورت شیمیایی به الیاف نساجی متصل نمود. هر سه روش، بر کیفیت پارچه و دوام آن تأثیر می‌گذارند. اما هنگامی که بایوسید، پیوند شیمیایی با الیاف داشته باشد، دوام اثر زیستی آن طولانی‌تر می‌شود و همچنان پس از چندین دور شستشو، باقی می‌ماند. هنگامی که الیاف آغشته می‌شود، کیفیت از حالت پیوند شیمیایی کمتر است، اما پس از چند دور شستشو، اثر بایوسید همچنان باقی می‌ماند. اما هنگامی‌که پارچه فقط با نانو نقره پوشش داده شود، این نانو نقره به راحتی با شستشو می‌رود و منجر به عملکرد باکیفیت پایین می‌شود. 

پ) منسوجات نانو سلولزی 

لیوسل، نخی است که با تنیدن الیاف نانوی همی سلولز، تولید می‌شود. این الیاف سلولزی را می‌توان از خمیر کاغذ استخراج کرد که نخی با جذب رطوبت بالا به دست می‌آید که می‌توان از خواص تنظیم رطوبت عالی آن، در رختخواب، بالش و تشک، یا در فوم داخلی صندلی‌ها استفاده کرد. «Lenzing AG»، یک شرکت اتریشی است که منسوجات «Tyocell» را از این الیاف می‌سازد. یکی دیگر از ویژگی‌های این الیاف، این است که سطح آن در مقایسه با مثلاً پنبه، بسیار صاف است. همچنین میکروارگانیسم‌ها در این‌گونه پارچه‌ها، کندتر رشد می‌کنند که موجب افزایش بهداشت و کاهش بو می‌شود. 

 

بتن 

بتن، بر خلاف مواد ذکرشده قبلی، در تولید مبلمان داخلی رایج نیست؛ اما در فضاهای باز، بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیلیکا فوم (نانو سیلیکا)، که در تولید بتن با کارایی بالا «UHPC» مورد استفاده قرار می‌گیرد و نانو اکسید تیتانیوم که برای تولید بتن‌های با سطح خود تمیز شونده استفاده می‌شوند، دو کاربرد نانومواد در این حوزه هستند. «Prima Marina»، محصول شرکت «Escofet»، نمونه‌ای از نیمکت‌ها و میزهای فضای بیرون است که از «UHPC» استفاده می‌کند. همچنین در برخی موارد مانند میز آشپزخانه، از بتن «UHPC» نیز استفاده می‌شود که نسبت به بتن‌های معمولی، در مقابل آب و لکه مقاوم‌ترند. در این خصوص می‌توان به محصول «Ductal»، ساخت شرکت «Lafarge»، اشاره نمود. 

لازم به ذکر است که یک کنسرسیوم بزرگ، به نام «Inno-CNT»، در حال بررسی پتانسیل استفاده از نانولوله‌های کربنی در بتن است. نتایج این تحقیقات، ممکن است در صنایع مبلمان منجر به تولید محصولات ظریف‌تر و سبک‌تر شود. «Dyckerhoff AG»، دومین تولیدکننده بتن در آلمان، میز و صندلی‌های تقویت‌شده با نانولوله کربنی ساخته که تنها 3 سانتیمتر ضخامت دارند. 

 

چسب‌ها 

نانوموادی که بیشتر برای این کار استفاده می‌شوند، مبتنی بر ترکیبات سیلیکا یا سیلان هستند و به عنوان عوامل اتصال دهنده برای بهینه‌سازی عملکرد چسب، در ساختار چسب‌های پلیمری، یا به عنوان تثبیت‌کننده برای تنظیم ویسکوزیته محصول، در چسب‌های بر پایه آب، عمل می‌کنند. ‌‌ 

یکی از نوآوری‌ها با هدف بهینه‌سازی برهم‌کنش بین مواد در هنگام چسبیدن، توسط «NanoFab» ارائه شده است. روشی به نام «electron plasma-sputtering» که سطح بستری که چسب روی آن ریخته می‌شود را ناهموار می‌کند. این بستر، می‌تواند هر ماده‌ای شامل پارچه، کامپوزیت، پلاستیک یا لاستیک و ... باشد که در سطح آن‌ها، خراش‌هایی در مقیاس نانو ایجاد می‌شود. نتیجه این کار، برهم‌کنش بسیار مطلوب بین چسب و سطح بستر است که منجر به چسبندگی بالا و محصولات مبلمان بادوام‌تری می‌شود. این خراش‌های ریز، همچنین باعث توزیع بهتر چسب روی سطح بستر می‌شوند و منجر به استفاده از چسب بسیار کمتری نسبت به آنچه بدون ایجاد نانوخراشیدگی مورد نیاز است، می‌شود. این کار، حتی ممکن است به علت کاهش مصرف چسب و در نتیجه، مواد فرار آن، در حفظ سلامتی کارگرانی که در معرض این مواد هستند و همچنین محیط‌زیست، تأثیر مثبتی داشته باشد. البته این تکنیک، هنوز در مقیاس کوچک برای تولید مبلمان مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل تجهیزات خاص مورد نیاز آن، هنوز راه زیادی مانده که بتوان از آن در مقیاس بزرگ، استفاده نمود. 

 

سطوح بهبودیافته با نانوفناوری 

از آنجایی که نانومواد ذکرشده پیشین، عدمتاً جدید و گران هستند و صنایع مبلمان، اکثراً سنت‌گرا می‌باشند، حرکات اصلی صورت گرفته در جهت توسعه محصولات، با استفاده از نانوپوشش‌هاست. نانوپوشش‌ها، معمولاً از یک نانوماده، برای ایجاد یک قابلیت خاص استفاده می‌کنند و سپس پایه پوشش را تغییر داده، تا در انواع مختلفی از بسترها قابل کاربرد باشد.

 

الف) پوشش‌های ضد خراشیدگی 

رنگ‌های ضد خراش، می‌توانند در قطعات چوبی، مانند میزها، صندلی‌ها و درها، یا در سایر مواد مورد استفاده در مبلمان، مانند پلاستیک یا تخته چند لایه، استفاده شود. انواع مختلف پوشش‌دهنده ضد خراشیدگی وجود دارند که می‌توانند بر پایه آبی یا غیرآبی باشند. یکی از این پوشش‌های پرمصرف در صنعت مبلمان، نوعی پوشش شفاف است که با افزودن نانوسیلیکا به یک ماده اتصال دهنده اکریلیک، ساخته می‌شود. سیلیکا، هنگام خشک‌شدن رنگ یا لاک، به صورت شیمیایی با اتصال‌دهنده اکریلیک واکنش می‌دهد و یک شبکه شاخه‌ای و بسیار قوی از پلیمرهای سیلان تشکیل می‌دهد که در برابر خراش مقاوم هستند. نمونه‌هایی از مواد افزودنی توصیف‌شده در این زمینه عبارتند از: Bindzil CC30 (Baril Coatings)، Nanobyk 3650 (BYK Additives and Instruments) وPall-X Nano (Pallmann). 

نانوسیلیکا، در محیط آبی یا الکلی پخش می‌شود و به عنوان یک محصول شیشه مایع، عرضه می‌شود. شرکت‌های فعال در این زمینه برای صنعت مبلمان، عبارتند از: Nanopool GmbH، Nanoprotec و NanoCare Deutschland AG هستند. با توجه به غلظت پراکندگی شیشه مایع، پوشش ضد خراش، ضد گرافیتی (ضد دیوارنگاری) و یا آسان تمیز شونده خواهد بود. 

ب) پوشش‌های ضد گرافیتی (ضد دیوارنگاری) 

پوشش‌های ضد گرافیتی، در مبلمان فضای باز، مانند مبلمان خیابانی کاربرد دارند. با این حال، استفاده از این نوع مواد پوشش‌دهنده، هنوز کم است و تخمین زده شده که در کمتر از 1٪ از تمام مبلمان‌های خیابانی استفاده می‌شود. شیشه مایع نانوسیلیکا که در پوشش‌های ضدخراش نیز کاربرد دارد، برای ضد گرفیتی کردن انواع سطوح، مانند بتن، دیوارهای آجری، سرامیک یا سنگ طبیعی، استفاده می‌شود. از این نوع پوشش، می‌توان در پلاستیک، مواد کامپوزیتی، چوب و فلز نیز استفاده کرد. پوشش، یک لایه متخلخل شیشه‌ای نانویی روی سطح بستر ایجاد می‌کند که مانع نفوذ رنگ‌های گرافیتی در سطح می‌شود. 

راه‌های دیگری نیز برای رسیدن به عملکرد ضد گرافیتی وجود دارد. نمونه‌ای از آن، «Wandflex 2-K PU Blank» است که توسط «Wandflex» ارائه شده است. این محصول، از نانومواد شیمیایی استفاده می‌کند که در سطح بستر، واکنش شیمیایی می‌دهند تا یک لایه آب‌گریز ایجاد شود. هیچ اطلاعاتی در خصوص ماهیت شیمیایی دقیق این محصول ارائه نشده است. 

پ) پوشش‌های ضد آب و آسان تمیز شونده 

یکی از اصلاحات نانومواد برای بهبود سطوح در صنعت مبلمان، ضد کثیفی بودن است. این تکنیک، اغلب مبتنی بر اصل «برگ نیلوفر» است. برگ نیلوفر، دارای پرزهای کوچکی است که تنش سطحی را کاهش داده و مانع از جذب آب و روغن می‌شود. در نتیجه، آلودگی به راحتی روی آن می‌لغزد. هنگامی‌که این اصل در صنعت مبلمان مورد استفاده قرار می‌گیرد، از آن تحت عنوان «آسان تمیز شوندگی» نام برده می‌شود. این بدین معناست که برای نظافت چنین سطوحی، مواد شوینده کمتری مورد نیاز است. یکی از راه‌های دستیابی به این عملکرد، مانند خاصیت ضد گرافیتی، با استفاده از فلوئوروپلیمرها است. این تکنیک را می‌توان تقریباً در تمام سطوح، شامل چوب، فلز، بتن یا سرامیک استفاده کرد. 

علاوه بر این، پوشش مایع شیشه نانوسیلیکا، می‌تواند برای رسیدن به اثر آسان تمیزشوندگی استفاده شود. با یک لایه نازک از نانو سیلیکا، خاصیت ضد آب و چربی به دست می‌آید. عملکرد این پوشش، شبیه به پوشش‌های ضد گرافیتی است، با این حال، به عنوان یک پوشش آسان تمیز شونده، عملکرد آن کمتر خواستار دارد. 

ت) پوشش محافظ «UV» 

مبلمان مورد استفاده در فضای باز، به طور مداوم در معرض شرایط مختلف آب و هوایی قرار می‌گیرد که یکی از آن‌ها، تابش اشعه ماوراءبنفش است. اشعه ماوراءبنفش، موجب زوال مواد و پوشش‌ها می‌شود و یکی از راه‌های به تأخیر انداختن این فرایند، اضافه کردن مواد جاذب «UV» است. برای محافظت از سطوح چوبی، رنگ‌ها یا پوشش‌هایی که به دلیل قرار گرفتن در معرض اشعه «UV» خراب می‌شوند، از نانو افزودنی‌ها استفاده می‌شود. حفاظت از سطوح چوبی در برابر «UV» را می‌توان با اضافه کردن اکسیدهای مختلف فلزات و مواد شیمیایی آلی، به دست آورد که مانند یک فیلتر انتخابگر، جلوی اشعه ماوراءبنفش را می‌گیرند، اما به طیف نور مرئی اجازه عبور می‌دهند (برای حفظ ظاهر طبیعی چوب). اکسیدهای فلزی مورد استفاده، شامل اکسید روی، اکسید سزیم و اکسید تیتانیوم هستند که دو مورد اول، به دلیل جذب طول موج‌های 350 تا 375 نانومتر (مرز طول موج مرئی و UV) و اجازه عبور طول موج‌های مرئی، مطلوب‌تر هستند. اکسید تیتانیوم نیز طول موج‌های مشابهی را جذب می‌کند، اما برای نور مرئی، شفافیت کمتری دارد. یکی دیگر از ضعف‌های استفاده از اکسید تیتانیوم، واکنش‌پذیری ناشی از اشعه ماوراءبنفش آن است که اثر مخرب در رنگ و سطح زیر آن دارد. بنابراین، اکسید روی و اکسید سزیم، دو نانوماده‌ای هستند که اغلب در اندازه 20 تا 60 نانومتر (بسته به نوع مواد پوشش‌دهنده، رنگ یا شفافیت مورد نیاز و ضخامت لایه مورد نیاز) و در غلظت‌های افزودنی بین 1 تا 6 درصد وزنی (بسته به اندازه ذره و حفاظت مورد نیاز)، استفاده می‌شوند. «BYK Additives and Instruments»، شرکتی با طیف وسیعی از انواع مختلفی از چنین نانو محصولاتی است. 

اگرچه جایگزین‌های غیر نانویی مطلوبی برای این مصارف در دسترس هستند، اما این محصولات در مقایسه با نانو ذرات اکسید سزیم و اکسید روی، از پایداری کمتری برخوردارند. البته پایداری این نانواکسیدها، ممکن است در بعضی از محصولات مزایایی داشته باشد، اما در مورد مبلمان که عمر محصول 5 تا 10 سال است، اهمیت چندانی ندارد. تا همین اواخر، هزینه‌های بالای نانو اکسید تیتانیوم و نانو ذرات روی، در مقایسه با جایگزین‌های غیرنانویی آن‌ها، مانع استفاده گسترده از آن‌ها در محصولات مبلمان بود. با این حال، با افزایش حجم تولید سالانه نانومواد و کاهش قیمت آن‌ها، نانو اکسیدها جایگزین‌های بهتری برای صنایع مبلمان خواهند شد. 

ث) پوشش‌های خود تمیزشونده 

سطوح خود تمیزشونده، یک پله از سطوح آسان تمیز شونده بالاتر قرار دارند، چراکه نه‌تنها به علت تنش سطحی کاهش یافته به آسانی تمیز می‌شوند، بلکه خودشان را هم تمیز می‌کنند. این اثر خودتمیزشوندگی، با همان مواد نانویی حاصل می‌شود که پوشش‌های محافظ «UV» را می‌ساختند. اما این نانومواد، به جای جذب و یا منعکس کردن اشعه ماوراءبنفش، به گونه‌ای اصلاح می‌شوند که بتوانند با استفاده از «UV»، آلودگی‌های آلی موجود در سطح را تخریب نمایند. این نانومواد، عمدتاً اکسید تیتانیوم یا اکسید روی هستند. با این وجود، کارایی این پوشش‌ها محدود است. نمونه‌هایی از پوشش‌های نمای خارجی ساختمان، نشان می‌دهد که این نوع پوشش‌ها، باعث حفظ طولانی‌تر سفیدی دیوارهای در معرض دود و آلودگی می‌شوند؛ اما به نظر می‌رسد که در از بین بردن لایه‌های ضخیم‌تر خاک، کمتر موثرند. بنابراین، چنین کاربردی شاید برای مثلاً مبلمان آشپزخانه که در آن روزانه لایه نازک‌تری از آلودگی ناشی از روغن‌های پخت و پز پیدا می‌شود، جالب باشد؛ ولی برای تمیز نگه‌داشتن سطوحی که در معرض آلودگی بیشتری قرار دارند، چندان مناسب نباشد. 

ه) پوشش‌های ضد باکتری 

پوشش‌های خودتمیزشونده، برای از بین بردن آلودگی‌های آلی استفاده می‌شوند؛ اما پوشش‌های ضد باکتری، برای از بین بردن باکتری‌ها و یا سایر میکروارگانیسم‌ها، مانند جلبک‌ها و قارچ‌ها از سطوح استفاده می‌شوند که یک قابلیت مهم برای استفاده در مبلمان در فضاهای عمومی، مانند مترو، قطار، ادارات، بیمارستان‌ها یا صنایع زیستی است.در این موارد کاربردی، پوشش ضد باکتری، می‌تواند خطر ابتلا به عفونت را از یک فرد یا حیوان، به دیگران، کاهش داده و در نتیجه، از توسعه آلودگی جلوگیری نماید. 

یکی از نمونه‌های پوشش‌های ضد باکتری، پوشش‌های مبتنی بر نانو ذرات نقره است. نانو نقره، می‌تواند به صورت شیمیایی با بستر پیوند بدهد (که این نمونه دوام بیشتری دارد) و یا به سادگی روی سطح لایه نشانی شود (کیفیت عملکرد پایین‌تر). در تماس با آب یا میکروارگانیسم‌ها، مقدار کمی از یون‌های نقره حل می‌شود. یون نقره دارای خاصیت آنتی باکتریال است که در پزشکی به عنوان آنتی‌بیوتیک استفاده می‌شود. یون‌های نقره، با میکروارگانیسم‌ها واکنش داده و آن‌ها را می‌کشند. برعکس نانوذرات اکسید تیتانیوم یا اکسید روی که به عنوان کاتالیزور عمل می‌کنند، نانو نقره، به آرامی پس از واکنش، از بین می رود. 

پوشش‌های آسان تمیزشونده، در حال حاضر تحت عنوان پوشش‌های ضد باکتری منفعل به فروش می‌رسند. یعنی این پوشش‌ها، به جای از بین بردن باکتری‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها، یک سطح بسیار مسطح را ایجاد می‌کنند که به دلیل کمبود مواد غذایی و به دلیل پاکیزگی بیشتر نسبت به یک سطح معمولی، به اورگانیسم‌ها اجازه افزایش نمی‌دهند.

 

مرجع: «Nano in Furniture»